Bänder aus Phosphoren lösen Graphen ab
Internationales Team von Wissenschaftlern sieht unter anderem Einsatz in Quantencomputern
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So könnten die Phosphoren-Bänder aussehen (Animation: ucl.ac.uk) |
London (pte003/12.04.2019/06:05) Das als "Wundermaterial" beschriebene Kohlenstoffmaterial Graphen bekommt Konkurrenz. Forscher unter der Leitung des University College London (UCL) http://ucl.ac.uk haben erstmals Bänder aus Phosphoren hergestellt. Dieses Material ließe sich zum Bau besserer Batterien und Solarzellen nutzen. Auch könnte es in neuartigen thermoelektrischen Geräten eingesetzt werden, die Wärme direkt in Strom umwandeln. Und auch für photokalytische Zwecke in Quantencomputern besteht Anwendungspotenzial.
2D-Material seit 2014 bekannt
Phosphoren bildet eine unvorstellbar dünne Folie aus Phosphoratomen. Es handelt sich um ein 2D-Material, das schon 2014 entdeckt wurde. Zwar gab es danach rund 100 Studien, die Wege zur Herstellung von Nanobändern aus diesem Material vorschlugen. Doch alle erwiesen sich als Sackgassen. Erst die Kooperation der UCL-Forscher mit Kollegen der University of Bristol http://bristol.ac.uk , der Virginia Commonwealth University http://vcu.edu und der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne http://epfl.ch brachte den Durchbruch.
Als Ausgangsmaterial wurden Kristalle aus schwarzem Phosphor gelöst und mit Lithium-Ionen vermischt. Bei minus 50 Grad Celsius wurde es in Ammoniak aufgelöst, das in diesem Zustand flüssig ist. Nach 24 Stunden ersetzten die Forscher das Ammonik durch ein organisches Lösungsmittel, das für die Bildung von Nanobändern aus Phosphoren sorgte.
Rasterkraftmikroskop im Einsatz
"Eigentlich wollten wir flächiges Phosphoren herstellen. Umso erstaunter waren wir, als wir entdeckten, dass es Bänder geworden waren", so ULC-Professor Chris Howard. Sie seien zwischen vier und 50 Nanometer breit und bis zu 75 Mikrometer lang. Sie erfüllten alle Anforderungen, weil sie über die gesamte Länge homogen waren. Das haben Forscher an der University of Bristol mit einem besonders hochauflösenden Rasterkraftmikroskop nachgewiesen. Es tastet die Oberfläche von Objekten ab. Gemessen werden atomare Kräfte, die auftreten, wenn die Abtastnadel und die Probe extrem nah beieinander sind.
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