Mit einem Netz aus Graphen lässt sich sogar Licht einfangen

  • Mit Graphen lassen sich sogar Photonen einfangen, wie ein internationales Forscherteam nun festgestellt hat.
    foto: alexander alus

    Mit Graphen lassen sich sogar Photonen einfangen, wie ein internationales Forscherteam nun festgestellt hat.

Physiker: "Photonen können im Kohlenstoff-Netz sogar gesteuert werden" - Basis für zukünftige Computer-Schaltkreise

Extrem dünn und dennoch außerordentlich reißfest: Durch seine besonderen Eigenschaften bietet Graphen ungeahnte Anwendungsmöglichkeiten. Nun haben Wissenschafter mit diesem zweidimensionalen Gitter aus Kohlenstoff-Atomen sogar Licht eingefangen.

Beim Graphen ordnen sich Kohlenstoff-Atome zu sechseckigen Maschen in einem zweidimensionalen Gitter an. Das wohl dünnste Netz der Welt ist aber sehr stabil und kann sogar Strom leiten. Andre Geim und Konstantin Novoselov erhielten für diese Entdeckung den Nobelpreis für Physik im Jahr 2010. Graphen könnte in Zukunft das Silizium als Basis für außerordentlich kleine und schnelle Transistoren ablösen und wird deshalb intensiv erforscht.

Stromleitend ist Graphen, weil Elektronen in seinem Netz gefangen sind und sich dabei mit großer Freiheit bewegen. Ein internationales Team um den US-amerikanischen Forscher Dimitri Basov hat nun aber gezeigt, dass sich überraschenderweise auch Photonen vom Graphennetz einfangen lassen und auf ihm bewegen. "Die Lichtwellen können dort sogar gesteuert werden", sagt der Physiker Fritz Keilmann, der der Ludwig-Maximilians-Universität München, dem Center for Nanoscience (CeNS) sowie dem Max Planck Institut für Quantenoptik (MPQ) angehört, und maßgeblich zu dieser Arbeit beigetragen hat.

Computer-Schaltungen per Licht

Die Steuerung erfolgt direkt über elektrische Felder und Stöme. Demnach könnte künftig in Graphen das Licht durch Strom und möglicherweise auch Strom durch Licht manipuliert werden, und dies auf nanoskopisch kleinen Leitungsbahnen von Millionstel Millimetern und mit extrem kurzen Schaltzeiten von weniger als einer Pikosekunde - also 0,000.000.000.001 Sekunden. "Möglicherweise lassen sich auf dieser Grundlage Computer entwickeln, bei denen Graphen-Transistoren mit Strom wie mit Licht geschaltet werden können", sagt Keilmann.

Schon länger hatten Berechnungen vermuten lassen, dass Photonen entlang von Graphen geleitet werden können. Es sollte sich dabei um Photonen des langwelligen Infrarotlichts handeln, die dabei aber enorm gebremst laufen würden. Dies wäre ihrer Elektronenlast zu verdanken: Photonen und Elektronen sollten zusammen eine Art Mischteilchen bilden. Diese Plasmonen konnten bislang aber nicht untersucht werden, weil der Impuls der anregenden Photonen viel zu niedrig war.

Lange gesuchte elektrische Kontrolle von Licht

Den Durchbruch brachte eine nanometrisch feine Metallspitze, an deren Spitze sich das Infrarotlicht - ähnlich wie bei einem Blitzableiter - konzentriert. Die Infrarot-Photonen bekommen so einen Impuls, der bis zu 60-mal erhöht ist. Sie können sich mit diesem "Schub" problemlos in Plasmonen umwandeln und von der Metallspitze weg auf dem Graphen "loslaufen". Die hierfür nötige Apparatur stand bereits in Form eines kommerziellen "Infrarot-Nahfeldmikroskops" zur Verfügung, dessen feine Abtastspitze normalerweise benutzt wird, um Rasterbilder der chemischen Zusammensetzung aufzunehmen.

In diesem Fall wurde nur ein einziges Rasterbild vom Rand der Graphenprobe aufgenommen. Die Reflektion der Plasmonen an diesem Rand erzeugte ein Interferenzmuster, das die Existenz dieser Mischteilchen ableiten und sogar ihre interessanten Eigenschaften ablesen ließ. Dazu gehören unter anderem die Stärke der Reflektion am Graphenrand sowie eine für Anwendungen besonders wichtige elektrische Geschwindigkeitsänderung. "Die lang gesuchte elektrische Kontrolle von Licht ist damit Realität geworden", sagt Keilmann.

Eine Arbeitsgruppe in Spanien ist unabhängig zum gleichen Ergebnis gekommen, und zwar für einen aus der Gasphase abgeschiedenen statt dem hier von Graphit abgezogenen Graphenfilm. Ihr Bericht wird in der gleichen Ausgabe des Fachmagazins "Nature" publiziert werden und so die Befunde sowie deren Bedeutung für die Nanoelektronik bestärken. (red, derstandard.at, 24.6.2012)

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20 Postings

Graphen ist das neue Fullaren

Die Schildbürger waren gar nicht so dumm...

... sie benutzten Eimer aus Graphen ! X-)

Finger weg von Graphen! Das ist Teufelszeug!!!

Sogar euch müsste das langsam klar werden, nach allem, was man darüber in den vergangenen Monaten lesen konnte!

Habe ich was nicht mitbekommen? Was war denn?

Gefährlich?

.
vielleicht nur für jene die sich nicht rechtzeitig damit beschäftigen, sei es in der Forschung oder in der Produktion,... denn jede energiesparende Technologie ist zukunftsweisend,...

http://www.heise.de/tr/artike... kelseite=2

Perfekt für meine Mostpresse

Optischer Graphenchip für Hochgeschwindigkeits - Scanner und Laserprojektoren ohne bewegliche Teile?,...

.
nun, vmtl. könnte man ein solches sogar realisieren, indem man die 2D - Graphenfläche auf eine 3D - Mikroprismenschicht aufbringt, und mit einem zusätzlichen UV - Laser an der jeweils benötigten Pyramidenfläche einen impulsförmigen Elektronenüberschuss erwirkt, der dann die gleichzeitig eintreffenden RGB - Laserstrahlen ganz gezielt ablenkt, und zwar völlig ohne bewegliche Mikrospiegel,... die Ablenkgeschwindigkeit wäre hier phänomenal und natürlich auch die optische Auflösung,... also nur mal rein hypothetisch,... ;)

Fang das Licht,
für einen Tag voll Sonnenschein,
halt es fest,
schließ es in deinem Graphen ein....

oder so ähnlich...:)

wenn ich die ueberschrift lese

bzw. mich auf die uebrschrift konzentriere faengt das foto auf der seite an sich zu bewegen und wellen zu machen...

dito :)

moire-effekt?

good news everyone !!!

könnte extrem viel energie sparen schätze ich

wär vor allem ein prima fliegengitter!

:o)

und Taschensonnensegel

• als Graphen - Notfallschirm in einer Zündholzschachtel, für jeden Fluggast

• Graphen - Solarzellen u. gleichzeitig als Kratzschutz auf der gesamten Oberfläche eines Fahrzeuges

• auch Fensterglas mit integrierten Graphen - Solarzellen, inkl. Dunkelsteuerung!

• effizientere Staubfilter (auch für Staubsauger) und als grossflächige Ionisatoren für die Entkeimung der Luft

• vmtl. sogar optimal als Wasserfilter!

• als farbige Werbedisplays auf jeden Einkaufssackerl

• Graphen - Bandwicklungen für Linearmotoren

sie haben mich ueberzeugt, ich nehme eins von diesen graphen!

zum bild:

ich nehm an, es handelt sich um eine visualisierung.

falls es ein echtes photo ist, will ich auch so eine kamera ;)

Also entweder ist die Beleuchtung diffus oder es handelt sich wirklich nicht um ein Foto. Jedenfalls werfen weder die Atome noch die stäbchenförmigen Elektronenpaarbindungen einen wirklich erkennbaren Schatten.

Außerdem sind die Atome alle so schön glatt. Wenn die echt wären, hätten doch ein paar von denen sicher ein paar Kratzer.

;-)

das is wie mit der architektur.

in der visualisierung glänzt alles und die sonne scheint.

in wahrheit ist dann alles verdreckt weil man durch glas einfach alles sieht, und weil nie wieder wer putzt (beispiel: ubahnstation spittelau)

"Die Infrarot-Photonen bekommen so einen Impuls, der bis zu 60-mal erhöht ist."

Das wage ich jetzt einmal zu bezweifeln.
Wenn ich das richtig verstanden habe, ist der Plasmanon Impuls das 60 fache des Photonen Impulses.

Auf jeden Fall bin ich gespannt, ob bzw. wann das Einsatz findet.

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