04/11/2013 - Nanoröhren, defekt, in Lichtauslöser umgewandelt

Menéame

Normalerweise suchen Wissenschaftler Nanostruktur fehlerfrei. In diesem Fall jedoch der UPV/EHU-Ermittler Angel Blond und ihre Mitarbeiter haben die strukturellen Mängel der Bornitrid-Nanoröhren voll ausgeschöpft. Das Ergebnis seiner Studie ist eine neue Lichtquelle, die leicht in die heutige Mikroelektronik integriert werden kann. Die Forschung hat auch zu einem Patent geführt.

Bornitrid ist ein vielversprechendes Material im Bereich der Nanotechnologie, dank seiner hervorragenden Isoliereigenschaften, Widerstandsfähigkeit und zweidimensionalen Graphen-ähnlichen Struktur. Insbesondere sind die Eigenschaften des sechseckigen Bornitrids, das Gegenstand dieser Untersuchung ist, weit höher als die Eigenschaften anderer Metalle und Halbleiter, die derzeit als Lichtauslöser verwendet werden, z. B. bei Anwendungen, die mit optischer Speicherung (DVD) oder Kommunikation verbunden sind. "Es hat eine sehr hohe UV-Emissionseffizienz, eine der besten, die es derzeit auf dem Markt gibt," sagt Angel Rubio, Professor für Materialphysik der UPV/EHU.

Die Lichtemission von Bornitrid-Nanoröhren erfolgt jedoch in einem sehr begrenzten Bereich des UV-Spektrums, so dass sie nicht in Anwendungen verwendet werden können, bei denen die Emission in einem größeren Frequenzbereich und kontrolliert erfolgen muss (z. B. bei Anwendungen mit sichtbarem Licht).

Die von der NanoBio Spirituoskopie-Gruppe der UPV/EHU entwickelte Studie hat eine Lösung gefunden, um diese Einschränkung zu überwinden und die Tür für die Verwendung von sechseckigen Bornitrid-Nanoröhren in kommerziellen Anwendungen zu öffnen.

Sie haben gezeigt, dass durch die Verwendung eines elektrischen Feldes, das senkrecht zum Nanoröhrchen steht, Licht in allen Spektrumen, die vom Infrarot bis zum fernen ultravioletten Bereich reichen, einfach erreicht und kontrolliert werden kann. Diese Steuerfreundlichkeit wird nur in den Nanoröhrchen aufgrund ihrer zylindrischen Geometrie dargestellt (es handelt sich um Rohrstrukturen mit Längen von der Reihenfolge der Wolframe und Durchmesser von der Reihenfolge des Nanometers).

Blond arbeitet seit fast 20 Jahren mit Bornitrid-Nanoröhren: "Wir haben sie theoretisch vorgeschlagen, und dann fanden sie sich experimentell. Alle unsere theoretischen Vorhersagen haben sich bislang bestätigt, und das ist sehr befriedigend," erklärt er. Die Eigenschaften des sechseckigen Bornitrids sind bekannt und seine sehr hohe Lichteffizienz ist der Zweck dieser Untersuchung, zu beweisen, dass diese Eigenschaften in den Nanoröhren nicht verloren gegangen sind. "Wir wussten, dass beim Rollen eines Blattes und der Bildung eines Rohrs eine starke Verbindung mit dem elektrischen Feld hergestellt wurde, und dass uns dadurch die Lichtemission verändert werden konnte. Wir wollten zeigen - und haben gezeigt -, dass die Lichtausstrahlung nicht durch die Bildung des Nanoröhrens verloren ging und dass es zudem kontrollierbar war."

Bor-Leermittel

Die Funktion der Einrichtung beruht auf der Verwendung von natürlichen (oder induzierten) Defekten der Bornitrid-Nanoröhren. Insbesondere sind die Fehler, die eine kontrollierte Emission ermöglichen, die Lücken, die in der Nanoröhrchenwand entstehen, die durch das Fehlen eines Boratoms verursacht werden, das der häufigste Defekt bei der Herstellung ist. "Alle Nanoröhren sind sehr ähnlich, aber die Tatsache, dass Sie diese Mängel haben, macht das System einsatzfähig und effizient, und je mehr Fehler es hat, desto besser funktioniert es."

Der Lehrer betont die "Schlichtheit" des vorgeschlagenen Systems. "Es ist ein Gerät, das mit Fehlern arbeitet, das nicht rein sein muss, und das sehr einfach zu bauen und zu steuern ist." Die Nanoröhren können durch Methoden synthetisiert werden, die in der wissenschaftlichen Gemeinschaft für die Herstellung anorganischer Nanoröhren Standard sind, die so synthetisierten Strukturen haben natürliche Defekte, und sie können, wenn gewünscht, durch einfache Verfahren der Nachsynthese-Strahlung eingeführt werden. "Es hat eine traditionelle Transistor-Konfiguration, und das, was wir vorschlagen, würde auf den aktuellen elektronischen Geräten funktionieren," betont er. Der "weniger attraktive" Teil, wie Angel Rubio definiert, ist, dass Bornitrid-Nanoröhren noch in sehr geringen Mengen produziert werden, und es gibt noch keinen wirtschaftlich lebensfähigen Syntheseprozess auf kommerzieller Ebene.

Jenseits des Grafens

Blond zweifelt nicht an dem Potenzial neuer Materialien, die auf zweidimensionalen Systemen und speziell auf anderen Verbindungen als Grafen basieren, wie beispielsweise dem sechseckigen Bornitrid. Unbeschadet des Grafens ist Angel Rubio der Ansicht, daß das alternative Feld langfristig ein größeres Potenzial hat, und es sollte untersucht werden: "Dieses Feld ist seit mehr als 15 Jahren aktiv, obwohl es weniger sichtbar ist. Seit 1994 arbeiten wir mit dem sechseckigen Bornitrid, ist es wie unser Sohn, und ich glaube, er hat ein attraktives Forschungsgebiet eröffnet, in dem sich immer mehr Gruppen befinden."

Weitere Angaben:

Diese Forschung wurde von der NanoBio Spicroskopie-Gruppe (ETSF, Abteilung für Materialphysik, UPV/EHU Chemie Fakultät) unter der Leitung von Professor Angel Rubio in Zusammenarbeit mit Dr. Ludger Wirtz (Universität Luxemburg), Dr. Claudi Attaccalite (Universität Grenoble) und Dr. Andrea Marini (CNR Italienischer Forschungsrat - Rom), drei ehemalige Forscher der Gruppe.

Der Professor Blonder Engel ist Professor für Materialphysik der UPV/EHU, Leiter der NanoBio-Spicroskopie-Gruppe und Vorsitzender der Europäischen ETSF-Theoretischen Wraith-Infrastruktur der UPV-EHU sowie externer Leiter des Fritz-Haber-Instituts der Max-Planck-Gesellschaft.

Blonder Engel, Professor für Materialphysik der UPV/EHU, Leiter der NanoBio Spicroskopie-Gruppe und Vorsitzender der Europäischen ETSF-Theoretischen Wraith-Infrastruktur der UPV-EHU

Veröffentlichungen:

1. Claudio Attaccalite, Ludger Wirtz, Andrea Marini, Angel Rubio. Efficient Gate-tunable light-emitting device made of defective boron nitride nanotubes: from ultraviolet to the visible. Scientific Reports 3, 2698 (2013) (Nature Publishing Group) http://dx.doi.org/10.1038/srep02698

Patente erhalten:

1. "Gated-controlled light-emitting device made of BN nanotuves with defects," UPV/EHU Patente PCT/ES2012/070098.

 ____________________________

UPV/EHU

Oracle acaba de emitir una alerta de seguridad para corregir la vulnerabilidad CVE-2026-91403, que afecta al componente Java Secure Socket Extension (JSSE) de versiones concretas de Oracle Java SE y GraalVM. La compañía le asigna una puntuación de 9,1 sobre 10 en CVSS 3.1. La matriz de riesgo señala que la vulnerabilidad puede explotarse por red sin autenticación y que,...

Acuerdo provisional sobre el mercado europeo de carbono El Consejo de la Unión Europea y el Parlamento Europeo alcanzaron el 20 de octubre de 2026 un acuerdo político provisional para modificar las reglas de invalidación de derechos de emisión en la Reserva de Estabilidad del Mercado (MSR), integrada en el régimen de comercio de derechos de emisión de la Unión...

El Consejo General de Colegios Oficiales de Graduados e Ingenieros Técnicos Industriales de España (COGITI) ha remitido documentación actualizada a octubre de 2026 sobre las atribuciones profesionales de los ingenieros técnicos industriales y de los graduados en Ingeniería con titulaciones habilitantes. El Colegio Oficial de Ingenieros Técnicos Industriales de Zamora ha difundido la comunicación entre sus colegiados. Los documentos toman...

Miguel Ángel Carrera, Ixone Angulo y Bebidas PepsiCo, S. L. han sido anunciados como ganadores de la primera edición de los Premios de Ingeniería e Industria de Euskadi, impulsados por el Consejo Vasco de Ingeniería Industrial, integrado por los colegios oficiales de Álava, Bizkaia y Gipuzkoa. Miguel Ángel Carrera ha sido distinguido como Ingeniero del Año por su trayectoria profesional....

El programa NAVISP impulsa técnicas de aprendizaje automático para identificar señales anómalas en sensores cuánticos destinados a posicionamiento, navegación y sincronización. Un nuevo enfoque para la navegación de precisión La Agencia Espacial Europea, a través de su programa NAVISP, impulsa el proyecto AI for Anomaly Detection in Multi-Sensor PNT, orientado a detectar comportamientos anómalos en sensores cuánticos empleados en sistemas...