Neue Form von künstlichem Graphen: Physiker entdecken potentiell revolutionäres Material

18.02.2014 - Luxemburg

Künstliches Graphen – eine neue Art ultradünnes Supermaterial – könnte eine Technologierevolution auslösen und zu schnelleren, kleineren und leichteren elektronischen und optischen Geräten führen, wie zum Beispiel noch leistungsfähigeren Photovoltaikzellen, Lasern oder Leuchtdioden (LEDs).

Zum ersten Mal produzierten und analysierten Wissenschaftler künstliches Graphen aus traditionellen Halbleitermaterialien. Ein Durchbruch von so großer wissenschaftlicher Bedeutung, dass diese Entdeckung kürzlich in einem der weltweit führenden Physikjournalen, Physical Review X, veröffentlicht wurde. Eine Forscherin der Universität Luxemburg spielte eine wichtige Rolle in dieser Arbeit.

Bei Graphen (verwandt mit Graphit) handelt es sich um eine monoatomare Schicht, in der Kohlenstoffatome in Wabenform angeordnet sind. Dieses stabile, biegsame, leitfähige und transparente Material ist von großer wissenschaftlicher und technologischer Bedeutung. Seit seiner erst 2004 gemachten Entdeckung sind Forscher weltweit bemüht, mehr über seine unterschiedlichen Verwendungsmöglichkeiten herauszufinden. Künstlicher Graphen hat dieselbe Wabenstruktur, doch in diesem Fall werden statt Kohlenstoffatomen Nanometer-dicke Halbleiterkristalle verwendet. Durch Veränderung der Größe, Form und chemischen Natur der Nanokristalle können die Eigenschaften des Materials für verschiedene Zwecke optimiert werden.

Die Universität Luxemburg ist an vielen grenzübergreifenden, multidisziplinären Forschungsprojekten beteiligt. In diesem Fall arbeitete sie mit dem Institut für Elektronik, Mikroelektronik und Nanotechnologie (IEMN) in Lille (Frankreich), dem Debye Institute for Nanomaterials Science und dem Institut für Theoretische Physik der Universität Utrecht (Niederlande) sowie dem Max-Planck-Institut für Physik komplexer System in Dresden (Deutschland) zusammen.

Dr. Efterpi Kalesaki, Forscherin an der Universität Luxemburg, ist Erstautorin des Artikels in Physical Review X. „Diese selbstassemblierten, wabenförmigen Halbleiter-Nanokristalle sind eine neue Klasse von Systemen mit großem Potenzial“, so Dr. Kalesaki. Prof. Ludger Wirtz, Leiter der Gruppe Theoretische Festkörperphysik an der Universität Luxemburg, fügt hinzu: „Künstliches Graphen erschließt neue Möglichkeiten für eine große Vielfalt von Materialen mit wandelbarer Nano-Geometrie und 'abstimmbaren' elektronischen Eigenschaften.“

Originalveröffentlichung

E. Kalesaki, C. Delerue, C. Morais Smith, W. Beugeling, G. Allan, and D. Vanmaekelbergh; Dirac Cones, Topological Edge States, and Nontrivial Flat Bands in Two-Dimensional Semiconductors with a Honeycomb Nanogeometry; Phys. Rev. X 4, 011010 (2014)

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