Schalter der Zukunft: Elektroneninseln auf Nanoröhren
Nanoröhren gelten wegen ihrer besonderen optischen, elektronischen und mechanischen Eigenschaften als Shootingstars in der Nanowissenschaft. Jetzt haben Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), unterstützt durch das DFG-Centrum für Funktionelle Nanostrukturen (CFN), einen unerwarteten elektronischen Effekt entdeckt, der mittelfristig einen Durchbruch bei der Herstellung neuartiger Schaltelemente bringen könnte.
Mit einem Elektronenstrahl lässt sich die Leitfähigkeit einer Nanoröhre herabsetzen
Cristoph Marquardt, Forschungszentrum Karlsruhe
Den Wissenschaftlern am Institut für Nanotechnologie (INT) ist es gelungen, die Leitfähigkeit von Nanoröhren an einzelnen, genau definierten Stellen durch Bestrahlung mit Elektronen um das 1000-fache herabzusetzen und damit im elektronischen Flussbett winzige Dämme einzuziehen. Legt man eine hohe Spannung an, leiten die behandelten Stellen den Strom wieder. Die Nanoröhren selbst bleiben unbeschädigt. "Mit einem verhältnismäßig kleinen Aufwand können wir einen Rieseneffekt erzeugen, der zugleich reproduzierbar und reversibel ist. Das wird einen großen Einfluss auf die Verwendung von Nanoröhren in neuartigen Computer-Chips haben", sind Dr. Ralph Krupke und Christoph Marquardt vom INT überzeugt.
Für das Experiment hatten die Physiker ein Bauelement vergleichbar einem Transistor konstruiert, bei dem einzelne Nanoröhren zwischen zwei Elektroden gesetzt werden, als Trägermaterial dient eine Oxidschicht. Die Vorrichtung wurde in einem Elektronenmikroskop platziert und der Elektronenstrahl gezielt senkrecht über die Nanoröhren geführt. Dabei erzeugten die Wissenschaftler eng definierte Stellen in einer Ausdehnung von ungefähr zehn Nanometern, die nahezu keinen Strom mehr leiten. "Wir stoßen damit eine Tür auf in einen anderen Bereich der Physik", erklärt Krupke. Der Physiker spricht von so genannten Quantendots, die sich bisher nur sehr aufwändig herstellen und in Schaltkreise integrieren ließen. "Diese Quantendots sind nichts anderes als kleine Inseln, auf die nur wenige Elektronen passen", erklärt Krupke. Das Besondere: Quantendots lassen sich schalten und steuern wie Transistoren, sind aber deutlich kleiner als herkömmliche Halbleitertransistoren. Mit dem neuen INT-Verfahren lassen sich auf einer Nanoröhre integrierte Quantendots definierter Größe herstellen, indem man mit dem Elektronenstrahl jeweils zwei eng beieinanderliegende Stellen abrastert.
Den Grund für den Effekt vermuten die Wissenschaftler im Trägermaterial. Ein Teil der Elektronen aus dem Elektronenstrahl bleibt in der Oxidschicht stecken. Diese Elektronen stören anschließend das elektronische System in den Nanoröhren und machen sie lokal nicht leitend. Durch das Anlegen einer hohen Spannung werden die "Stör-Elektronen" wieder abgesaugt.
Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft
Meistgelesene News
Weitere News von unseren anderen Portalen
Zuletzt betrachtete Inhalte
Struktur von ATPase, der kleinsten Turbine der Welt, gelöst - Position der Permeabilitäts-Übergangspore gefunden
3-D-Röntgenbild macht feinste Details eines Computerchips sichtbar
Signaturen des Herzinfarkts - Multi-Omics-Faktoren-Analyse liefert neue Erkenntnisse - Erstmals analysiert: Wie verhält sich das Immunsystem nach einem Herzinfarkt?
Qualität von Fließgewässern mit DNA-Analysen bewerten - Organismen in Bächen und Flüssen geben Aufschluss über Gewässergüte
LUMiFuge® | Stabilitätsanalysatoren | LUM
Die Waffen der Salmonellen sind enttarnt
Fahndung nach der Chemie des Lebens - Studie zeigt möglichen neuen Weg zur Entstehung von DNS-Basenpaaren
Forscher beobachten erstmals ultraschnelle Prozesse einzelner Moleküle in flüssigem Helium - Wie sich ein Molekül in der schützenden Umgebung einer Quantenflüssigkeit bewegt
Neuartiges Lichtmikroskop mit einer Auflösung von einigen zehn Pikometern - Zukünftig chemische und elektronische Eigenschaften von Materialien besser verstehen und schließlich gezielt verändern
Durchbruch: Erstmals Bluttest für Parkinson in Aussicht - Neue Methode spürt die für Parkinson typischen Eiweißveränderungen zuverlässig im Blut auf: "Die Ergebnisse sind wirklich sensationell"
Ein neues Verfahren zur Bestimmung der molekularen Aggregation
