Physiker entwickeln Leiter aus Graphen-Nanostrukturen

10. Februar 2014, 22:36
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Zukunftsträchtiger Ansatz in der Informationstechnologie: Leiterbahnen, die keinen elektrischen Widerstand aufweisen

Hannover - Sie werden immer schneller und leistungsfähiger, benötigen dafür aber auch immer mehr Strom: Überall, wo Computer zum Einsatz kommen, steigt der Energieverbrauch. Energie, die quasi komplett in ungenutzte Wärme umgewandelt wird und zudem durch aktive Kühleinheiten an die Umgebung abgegeben werden muss. Das Wärmeproblem belastet nicht nur die Umwelt, sondern limitiert auch die weitere Miniaturisierung und höhere Taktfrequenzen. Ein Ausweg aus diesem Dilemma wären Leiterbahnen, die keinen elektrischen Widerstand aufweisen.

Einem Team von Physikern der Leibniz Universität Hannover ist es nun in Kooperation mit amerikanischen Forschern erstmals gelungen, solche ballistischen Nanostrukturen in definierter Weise herzustellen und umfassend zu charakterisieren. Dies berichten sie aktuell im Fachjournal "Nature".

Verlustfreier Transport bei Raumtemperatur

Durch einfaches Heizen eines nanostrukturierten Siliziumcarbid Kristalls entstehen an den Kanten kleinste Graphen-Strukturen. "Die durch den Rand dieser Graphen Nanostrukturen bedingte spezielle elektronische Struktur unterdrückt dabei jegliche Streuung der Elektronen, so dass das Material keinen Wiederstand aufweist", erklärt Christoph Tegenkamp vom Institut für Festkörperphysik der Uni Leibniz.

An diesen Strukturen führten die Forscher systematisch Transportmessungen auf der Nanoskala durch. Dazu nutzten sie ein spezielles Großgerät zur Untersuchung von Nanostrukturen auf atomarer Skala, ein sogenanntes 4-Spitzen STM-SEM. "Für etwaige zukünftige Technologien ist dabei besonders interessant, dass dieser verlustfreie Transport auch bei Raumtemperatur beobachtet werden konnte", berichtet Jens Baringhaus von den Untersuchungen.

Das Verfahren berge großes Potenzial für die Zukunft, so die Forscher. Stimmen ihre theoretischen Berechnungen, sollten die Ränder auch magnetische Eigenschaften haben. Die Kompatibilität des neuen Trägermaterials mit der herkömmlichen Silizium-Technologie und die Möglichkeit flexibler Strukturierung des Materials würde auch kompliziertere Graphen-Draht Geometrien ermöglichen. (red, derStandard.at, 10.2.2014)

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