03/11/2011 - Grafen: das "Wunderbare" Material, das die Elektronik flexibel machen würde

Menéame

Ein großer Fortschritt in der Grafenforschung könnte den Weg für die Schaffung neuer kleinerer, schnellerer und stärkerer Computerchips ebnen, wurde von britischen Forschern entwickelt.

Eine Gruppe von Wissenschaftlern an der Universität Manchester sagten, sie hätten gezeigt, wie Graphen (ein zweidimensionales Material, das aus einer einzigen Schicht Kohlenstoffatomen besteht) innerhalb der elektronischen Schaltkreise der Zukunft aussehen kann.

Grafen wird als ein Wundermaterial gefeiert, das die Materialwissenschaft aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften revolutionieren könnte. Er misst ein dickes Atom, was das schlankste Material der Erde macht; ein Haufen von drei Millionen Blättern dieses Materials würde sich auf eine Höhe von höchstens einem Millimeter erheben.

200 mal so stark wie Stahl

Grafen ist auch das stärkste Material (200-mal stärker als Stahl), flexibler und weltweit der beste Fahrer, was eine attraktive Alternative zum Ersatz von Siliziumchips darstellt.

In ihrer Studie, die in der Zeitschrift Nature Physics veröffentlicht wurde, erläutern Forscher, wie sie eine vierschichtige Struktur aus zwei Graphenblättern, die zwischen zwei Bornitridfolien, einem ähnlichen zweidimensionalen Material mit einer dünnen sechseckigen Struktur, kreierten.

"Die Mehrschicht-Struktur zu schaffen hat uns ermöglicht, den Grafen von negativen Einflüssen der Umwelt zu isolieren und die elektronischen Eigenschaften in einer Weise zu kontrollieren, die es vorher unmöglich war," sagte Leonid Ponomarenko, Hauptautor der Studie.

Dieser "negative Einfluss" bezieht sich auf die extreme Empfindlichkeit von Graphen gegenüber Gasen und Feuchtigkeit, sagt Ponomarenko.

"Um ihre Eigenschaften besser zu kontrollieren, müssen wir sie mit etwas beschützen," sagte er. Die Demonstration nähert den Wissenschaftlern einen weiteren Schritt zu einem Ersatz des Siliziumchips, laut Ponomarenko.

"[Silicium] erreicht seine Reduktionsgrenze und da Computer mächtiger werden, wird es immer schwieriger, dass Silizium den wachsenden Energiebedarf erfüllt," so die Wissenschaftler.

Die Entdeckung des Graphen wurde 2004 an der Universität Manchester von den russischen Physikern Andre Geim und Konstantin Novoselov durchgeführt, die 2010 den Nobelpreis für Physik erhielten.

Geim kommentierte die neue Forschung und sagte: "Das Grafen, das in Bornnitrid eingekapselt ist, bietet die beste und fortschrittlichste Plattform für die Zukunft der Elektronik. Darüber hinaus löst es unangenehme Probleme in Bezug auf die Stabilität und Qualität von Grafen.

"Es könnte nur eine Frage von mehreren Monaten sein, bevor wir Graffentransistoren mit besseren Eigenschaften als die zuvor nachgewiesenen eingekapselt haben," fügte er hinzu.

Die jüngsten Entwicklungen in Manchester und anderen Universitäten im Vereinigten Königreich haben die britische Regierung veranlasst, 50 Millionen Pfund (78 Millionen Dollar) in ein Forschungszentrum zu investieren, um das kommerzielle Potenzial von Grafen zu maximieren.

Und es sind nicht nur Computer-Steuerkreise, die der Grafen verspricht, sich zu verwandeln.

Die Entdeckung, dass es extrem empfindlich auf einzelne Gasmoleküle ist, könnte nach Geim und Novoselov zur Entwicklung neuer Sensoren mit möglichen Anwendungen im Kampf gegen den Terrorismus führen.

"Wir suchen ständig neue Wege, um die bemerkenswerten Eigenschaften des Graphen zu demonstrieren und zu verbessern," sagte Geim.

Unzählige Universitäten in der ganzen Welt sind ebenfalls in die gleiche Aufgabe engagiert.

Das MIT (Massachusetts Institute of Technology) in Boston hat kürzlich festgestellt, dass Grafen "eine neuartige Lichtreaktion" darstellt, die sagen, dass es die Nachtsichtsysteme verbessern und möglicherweise einen neuen Ansatz für die Solarenergie bieten könnte.

Auch auf dem Markt für Unterhaltungselektronik breitet sich die Aufregung aus, da die Hersteller von Telefonen und Computern versuchen, aus der Singularität von Grafen als transparenter Fahrer Nutzen zu ziehen.

"Die Vision besteht darin, elektronische Geräte zu haben, die mit deinem Körper oder deiner Kleidung integriert werden können, oder Computer, die gefaltet oder gerollt und gespeichert werden können," sagte Andrea Ferrari, Professorin für Nanotechnologie an der Universität Cambridge in Großbritannien.

Forscher an der Universität von Sungkyunkwan in Seoul (Südkorea) haben bereits einen flexiblen Touchscreen gezeigt, sagt Ferrari.

Und vor kurzem gab es im Cyberspace Gerüchte darüber, dass die südkoreanische Elektronikfirma Samsung 2012 ein flexibles Smartphone namens Galaxy Skin starten würde.

Das erwies sich als falsch, aber flexible Telefone, Computer und Fernseher sind vielleicht nicht so weit weg, sagt Ferrari.

"Es ist sehr wahrscheinlich, dass wir in den nächsten drei bis vier Jahren, wenn alles gut läuft, auf dem Markt einige transparente und flexible Graffiti-Geräte sehen können."

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