Atomar präzise

Neuartiger, hochempfindlicher Sensor

Einem internationalen Forschungsteam unter Leitung der Universität zu Köln (UzK) ist es erstmals gelungen, mehrere „atomar präzise“ Nanostreifen aus Graphen, einer Modifikation aus Kohlenstoff, miteinander zu komplexen Strukturen zu verbinden. Die Streifen konnten die Wissenschaftler:innen in ein elektronisches Bauteil integrieren. Auf diese Weise haben sie einen neuartigen Sensor geschaffen, der hochempfindlich auf Atome und Moleküle reagiert.

Die Ergebnisse ihrer Forschung sind unter dem Titel „Tunneling current modulation in atomically precise graphene nanoribbon heterojunctions“ in der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Die Nanostreifen aus Graphen sind nur ein Nanometer – also einen millionsten Teil eines Millimeters – breit. Graphen besteht aus nur einer einzigen Lage von Kohlenstoffatomen und gilt als das dünnste Material der Welt. Im Jahre 2010 gelang es Forscher:innen aus Manchester erstmals einatomige Lagen von Graphen herzustellen, wofür sie den Nobelpreis erhalten haben. […]

Den Forscher:innen ist es nun gelungen, mehrere dieser Streifen mit ihrem kurzen Ende zu verbinden und so komplexere Heterostrukturen zu erzeugen. Diese Heterostrukturen besitzen Eigenschaften von Halbleitern. […]

Den Forscher:innen ist es weiter gelungen, aus der Nanostreifen-Heterostruktur einen neuartigen Sensor für die Adsorption von Atomen und Molekülen zu bauen. Der Tunnelstrom durch die Heterostruktur reagiert besonders empfindlich auf Adsorbate, die sich an Oberflächen anreichern.

Das bedeutet, die Stromstärke ändert sich, wenn sich an der Oberfläche des Sensors Atome oder Moleküle, beispielsweise von Gasen, anlagern. “Der von uns gebaute Prototyp des Sensors hat hervorragende Eigenschaften. Er ist unter anderem besonders empfindlich und man kann mit ihm bereits kleinste Adsorbatmengen messen”, so Professor Dr. Alexander Grüneis, Leiter einer Arbeitsgruppe am II. Physikalischen Institut.

Vollständige Quelle: UzK