Direkt zum Inhalt
Materialforschung

Gewollter Bänderriss

Durchsticht man die ein Atom dicke Kohlenstoffstruktur Graphen mit einer Diamantnadel, führt dies dazu, dass nanometerbreite Bänder des Materials einreißen, sich abschälen und übereinanderlegen – ein ebenso ungewöhnliches wie unerwartetes Verhalten. Im Zuge des Vorgangs entstehen mehrlagige Schicht-strukturen, die gegenüber dem einlagigen Graphen energetisch begünstigt sind, schreiben James Annett und Graham Cross vom Trinity College in Irland – die Entdecker des Phänomens. Das Durchstoßen der Graphenschicht setzt einen Prozess in Gang, bei dem teils über mehrere Mikrometer (millionstel Meter) hinweg die Kohlenstoffbindungen brechen und sich das Material übereinanderschiebt. Schwingungen der Diamantnadel helfen anscheinend dabei, den Vorgang gezielt anzustoßen.

Mit Modellrechnungen können Annett und Cross nachvollziehen, welche thermodynamischen Kräfte dieses Verhalten antreiben. Ihr Ziel lautet, das Einreißen des Kohlenstofffilms gezielt zu steuern, um es technisch nutzen zu können. Dann ließen sich mehrlagige Graphenband-Strukturen ohne aufwändige Laser- oder Plasmamethoden herstellen. Eine Anordnung feiner, schwingender Nadeln reicht vielleicht schon, um entsprechende selbstorganisierende Prozesse in Gang zu setzen.

Graphenbänder unterscheiden sich von Graphenfilmen unter anderem in ihren elektrischen Eigenschaften. Sie eignen sich dadurch beispielsweise besser für den Einsatz als Schalter (Transistor) in der Computertechnik. Auch extrem feine Kondensatoren könnten sich mit aufgerollten Graphenbändern herstellen lassen.

September 2016

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft September 2016

Kennen Sie schon …

Graphen und Co - Materialien der Zukunft

Spektrum Kompakt – Graphen und Co - Materialien der Zukunft

Als "Wunderfolien" werden sie gern bezeichnet, die neuen 2-D-Materialien wie Graphen. Was leisten sie wirklich? Und wo geht die Entwicklung hin?

Spezial Physik - Mathematik - Technik 1/2014

Spektrum der Wissenschaft – Spezial Physik - Mathematik - Technik 1/2014: Exotische Materialien

Wunderstoff Graphen: Hoffnungsträger für die Elektronik der Zukunft • Biegsamer Beton: Verformung statt Bruch bei Überlastung • Paradoxe Metamaterialien: Tarnkappen und Superlinsen - kein Wunschtraum mehr

Lesermeinung

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Leserzuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Leserzuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmer sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Vielen Dank!

  • Quelle

Annett, James, und Cross, Graham L. W: Self-Assembly of Graphene Ribbons by Spontaneous Self-Tearing and Peeling from a Substrate. In: Nature 535, S. 271 – 275, 2016