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Teure Nanodrähte: Rossendorfer zerschmettern mit Gold diamantene Strukturen

Die Strukuren im Vordergrund sind Messsonden, die eigentlichen nanodrähte sind die dünnen Striche im Hintergrund. Elektronenmikroskop-Aufnahme (bearbeitet): HZDR

Die Strukuren im Vordergrund sind Messsonden, die eigentlichen nanodrähte sind die dünnen Striche im Hintergrund. Elektronenmikroskop-Aufnahme (bearbeitet): HZDR

Ionenstrahlen erzeugen nanometerfeine Leitungen

Dresden-Rossendorf, 17. Dezember 2014. Dresdner Forscher haben ein interessantes Verfahren entwickelt, um hochfeine leitfähige Nanodrähte aus Kohlenstoff zu erzeugen – in Chipfabriken wird diese Technologie aber wohl keine Chance haben. Denn der Physiker Dr. Peter Philipp erzeugt die nur wenige Nanometer dünnen Strukturen unter anderem, indem er mit einer Ionenkanone am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) die Rümpfe von Goldatomen auf diamantähnliche Stoffe schleudert und diese damit in billiges Graphit verwandelte, wie es in jedem Bleistift steckt. Zudem ist diese Methode auch viel zu langsam für die enormen Chip-Produktionsmengen in der Halbleiterindustrie. Für Laborexperimente mit Nanostrukturen ist sie aber technologisch reizvoll.

Auch komplexere Schaltungen möglich

„Unsere Anlage für den fokussierten Ionenstrahl ist ein ideales Werkzeug für die Forschung, denn damit können wir flexibel, präzise und schnell Nano-Strukturen erzeugen“, schätzte Dr. Philipp ein. Ihm sind auch erste Schritte zu komplexeren Schaltungen gelungen, indem er zwei seiner Nanodrähte kontaktierte.

Ein paar Elektronenpaare mehr machen Unterschied zwischen Diamant und Kohle aus

Das Verfahren nutzt den Umstand, dass sich Diamanten und Graphit chemisch-physikalisch „nur“ durch einige zusätzliche Elektronenbindungen zwischen Kohlenstoff-Atomnetzen unterscheiden, ansonsten aber vollkommen unterschiedliche Eigenschaften haben: Graphit ist zum Beispiel undurchsichtig, weich und leitet Strom, Diamanten hingegen sind hart, glänzen – und sind elektrische Isolatoren. Indem er einen auf zehn Nanometer (Millionstel Millimeter) gebündelten Strahl aus besonders schweren Gold- oder Wismut-Ionen auf diamantähnliche Kohlenstoff-Filme lenkte, konnte der Physiker sehr gezielt an den gewünschten Stellen diese Elektronenbindungen aufheben, gewissermaßen wurde an diesen Stellen aus isolierendem Diamant leitfreudiges Graphit.

Es handelte sich um ein gemeinsames Forschungsprojekt des HZDR, des Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) Dresden und des Instituts für Oberflächen- und Fertigungstechnik (IOF) der TU Dresden. Autor: Heiko Weckbrodt

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