Ein Schatten wandert über die Erde

Ansichtssache20. März 2016, 21:33
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foto: amc

Ein "Wundermaterial" wird noch wunderbarer

Graphen wird seit einigen Jahren als große Zukunftshoffnung in der Materialforschung gehandelt: Es gilt zugleich als das dünnste, steifste und stärkste bekannte Material und besitzt höchste Fähigkeit, Wärme und Strom zu leiten. Freilich wäre es in der Elektronik noch vielseitiger einsetzbar, wenn es auch ein Halbleiter wäre. Ein internationales Forscherteam mit Grazer Beteiligung will das ultradünne Material nun mit Eigenschaften optischer Halbleiter ausstatten. Wenn man eine Graphen-Monolage mit Laserimpulsen bestrahlt, verlässt ein Elektron die Umgebung seines Atomkerns und dem Atom fehlt plötzlich dessen negative Ladung. Dabei entsteht ein Ladungsloch, das auf benachbarte Atome überspringen kann.

So ein Loch ist damit ein positiv geladenes "Quasi-Teilchen", das mit einem Elektron eine Bindung eingehen kann. Dieses sogenannte Exziton kann seine Anregungsenergie durch das Material hindurchtransportieren, ohne dass ein Ladungstransport stattfindet. Beim Übergang in den Grundzustand gibt es die gespeicherte Energie in Form von Licht ab. Graphen werde so laut den Wissenschaftern für den Einsatz in optischen Bausteinen, wie etwa bei LED-, Laser- und Solarzellen-Technologie, geeignet, "ohne dass die einzigartigen mechanischen und elektronischen Eigenschaften verloren gehen".

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