Materialforschung 09.07.2020, 10:27 Uhr

Basler Forscher kreieren halbleitende Graphenbänder

Einem Team von Physikern und Chemikern ist es erstmals gelungen, löchrige Graphenbänder mit Stickstoffatomen herzustellen. So verwandelten sie den Stromleiter Graphen in einen Halbleiter, wie die Universität Basel mitteilt.
Auf einer Silberoberfläche lässt sich durch Erhitzen aus den einzelnen Bausteinen ein löchriges Graphenband synthetisieren, das halbleitende Eigenschaften aufweist und wie eine Leiter aussieht. In den Sprossen der Leiter wurden dabei je zwei Kohlenstoffatome durch Stickstoffatome (blau) ersetzt.
(Quelle: Departement Physik/Universität Basel )
Graphen ist eine besondere Form des Kohlenstoffs. Es besteht aus einer hauchdünnen Schicht von Kohlenstoffatomen, die wabenförmig angeordnet sind. Das Material gilt als hervorragender elektrischer Leiter und ist zudem besonders fest und steif. 
Die Forscher mit Beteiligung der Universitäten Basel und Bern stellten die Graphenbänder mit Löchern und Stickstoffatomen auf einer Silberoberfläche her. Sie erhitzten schrittweise die einzelnen Bausteine auf der Oberfläche im Vakuum. Bei Temperaturen von über 200 Grad Celsius bildeten sich die erwünschten Bänder, wie sie im «Journal of the American Chemical Society» berichteten

Möglichkeiten für Quantencomputer

Analysen zeigten, dass die neuen Graphenbänder keine elektrischen Leiter mehr sind wie reines Graphen, sondern sich wie Halbleiter verhalten. Halbleitende Eigenschaften seien für elektronische Anwendungen sehr wichtig, wie sich Rémy Pawlak von der Universität Basel und Erstautor der Studie in der Mitteilung zitieren liess. Denn diese Eigenschaften erlauben es, Schaltungen auf einem Computerchip aufzubauen.
Ausserdem bewirkt eine hohe Konzentration an Stickstoffatomen im Kristallgitter, dass sich die Graphenbänder in einem Magnetfeld magnetisieren. «Wir erwarten aussergewöhnliche magnetische Eigenschaften dieser löchrigen, mit Stickstoff dotierten Graphenbänder», sagte Mitautor Ernst Meyer in der Mitteilung. «Daher könnten die Bänder in Zukunft für Quantencomputing-Anwendungen von Interesse sein.»


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