Auf Wiedersehen, Silizium? Auf dem Weg zu neuen Materialien für die Elektronik
Max-Planck-Institut für Polymerforschung

Bei der Herstellung von elektronischen Komponenten wie Solarzellen, LEDs oder Computerchips wird heutzutage vorrangig Silizium eingesetzt. Für diese Anwendungen wird hochreines Silizium benötigt, welches in der Herstellung leider sehr teuer ist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass selbst kleine Defekte im Material dessen elektrische Eigenschaften stark beeinflussen. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben zusammen mit Wissenschaftlern aus Dresden, Leipzig, Sofia und Madrid jetzt ein neues, metall-organisches Material entwickelt, welches ähnliche Eigenschaften wie kristallines Silizium aufweist. Das mit einfachen Mitteln bei Raumtemperatur herstellbare Material könnte in Zukunft als Ersatz für konventionelle nicht-organische Materialien dienen, die in der Optoelektronik genutzt werden.

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Nanodiamanten als Photokatalysatoren
Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

Der Klimawandel ist in vollem Gange und setzt sich ungebremst fort, solange es nicht gelingt, die CO2-Emissionen deutlich zu reduzieren. Eine neue Idee ist, das Treibhausgas CO2 wieder in den Energiekreislauf zurückzuführen: CO2 könnte mit Wasser zu Methanol verarbeitet werden, einem Brennstoff, der sich hervorragend transportieren und speichern lässt. Die Reaktion, die an einen Teilprozess der Photosynthese erinnert, erfordert jedoch Energie und günstige Katalysatoren. Ein Kandidat für solche Photokatalysatoren sind sogenannte Diamant-Nanomaterialien. Sie lassen sich durch Licht aktivieren und können dann bestimmte Reaktionen zwischen Wasser und CO2 beschleunigen und klimaneutrale „solare Brennstoffe“ erzeugen.

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Datenspeicher der Zukunft: Extrem kleine magnetische Nanostrukturen mit Tarnkappe beobachtet
Forschungsverbund Berlin e.V.

In der Computertechnik wird ein magnetisches Streufeld dazu genutzt, um magnetisch gespeicherte Information von einer Festplatte zu lesen. In heutigen Festplatten ist ein einzelnes magnetisches Bit nur etwa 15 x 45 Nanometer groß. In neuartigen Konzepten magnetischer Datenspeicherung möchte man solche magnetischen Bits gerne durch Strompulse in einem Speicherchip hin- und herschicken, um sie an geeignetem Ort dicht gepackt zum Speichern abzulegen und später wieder auszulesen. Das magnetische Streufeld verhinderte bisher die Herstellung besonders kleiner Bits. Jetzt ist es Forschern gelungen, den magnetischen Nanostrukturen eine „Tarnkappe“ aufzusetzen. Auf diese Weise lässt sich das magnetische Streufeld so reduzieren, dass die Bits gleichzeitig klein und dennoch sehr beweglich sein können.

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Extrem dünn, stabil und hell: Materialien für die Photonik von morgen
Universität Bremen

Motiviert durch die Erfolgsgeschichte des superdünnen „Wundermittels“ Graphen, das vor einigen Jahren für Furore sorgte, entdecken Forscher in der Chemie und in der Physik heute immer neue, atomar dünne Materialien, die aus Gittern von Atomen bestehen, die nur wenig dicker sind als die einzelnen Atome selbst. Der Vorreiter Graphen setzt sich aus einer einzelnen Lage von Kohlenstoffatomen zusammen. Die ist zwar hervorragend für die Elektronik geeignet, nicht jedoch für optische Anwendungen. Nun gibt es neue, atomar dünne Materialien, die sich für stark miniaturisierte und äußerst energieeffiziente optische Bauelemente eignen. Bemerkenswert ist dabei, wie einfach und kostengünstig die neuen Materialien hergestellt werden können: Sie lassen sich beispielsweise mit Klebefilm von sogenannten Volumenkristallen abziehen.

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Quantenkommunikation auf Glasfaserbasis – Interferenz mit Lichtquanten unabhängiger Quellen
Universität Stuttgart

Weltweit arbeiten Wissenschaftler derzeit an einer vollständig abhörsicheren Kommunikation – der sogenannten Quantenkommunikation. Für große Übertragungsdistanzen basiert die Technik auf Signalverstärkern, bei der die Interferenz (Überlagerung) von zwei Photonen, also zweier einzelner Lichtteilchen, eine zentrale Rolle spielt. Physiker der Universität Stuttgart und der Universität des Saarlandes konnten nun zeigen, dass mit Hilfe von Kristallen einzelne Lichtteilchen manipuliert und trotzdem deren entscheidende quantenmechanische Natur beobachtet werden kann. Diese Manipulation ist nötig, um Information mithilfe der Glasfasertechnik zu übertragen und so ein flächendeckendes Quantennetzwerk zu etablieren.

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Bild: Günther Gumhold www.pixelio.de