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Nanomaterialien: Vom Graphen zum Silicen

Schon 1993 sagten es quantenmechanische Berechnungen voraus: Wie Kohlenstoff sollte auch das chemisch verwandte Silizium eine atomdicke Folie aus Sechsringen bilden. Dieses Silicen wäre für die Hochleistungselektronik vermutlich sogar noch geeigneter als Graphen. Doch jetzt erst gelang es Physikern, den Stoff im Labor herzustellen.
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Graphen, die Modifikation des Kohlenstoffs mit der zweidimensionalen Molekülstruktur, gilt inzwischen weithin als Wundermaterial. Dank seiner Zugfestigkeit und hohen Leitfähigkeit fuür Strom und Wärme könnte es eine Revolution in der Materialwissenschaft auslösen und insbesondere eine neue Ära in der Elektronik einläuten (siehe voranstehenden Beitrag). Einige Forscher allerdings vermuten, dass das wabenförmige Gitter aus Kohlenstoffatomen nur der erste Vertreter einer ganz neuen Klasse von Molekülen ist. So könnte quantenmechanischen Berechnungen zufolge auch Silizium, das im Periodensystem der Elemente direkt unter dem Kohlenstoff steht und sich chemisch sehr ähnlich verhält, das begehrte Sechseckgitter bilden. Gian G. Guzmán-Verri, Physiker an der Wright State University in Dayton (Ohio) und einer der Pioniere bei der Erforschung des aussichtsreichen Materials, taufte es 2007 auf den Namen Silicen.

Graphen hat ein großes Handikap: So verlockend seine besonderen Talente sind, so schwer ist es in bestehende Technologien zu integrieren. Das trifft vor allem auf die moderne Chipproduktion zu, wo die am leichtesten erreichbaren Anwendungen warten. Nach Einschätzung von Experten nimmt die Entwicklung graphenbasierter Schaltkreise selbst im günstigsten Fall noch zwei Jahrzehnte in Anspruch. Silicen dagegen ließe sich, so die Hoffnung, mit der bestehenden Technik in Mikrochips einbauen. Dabei hätte es gemäß den Berechnungen ähnlich günstige Eigenschaften wie das Kohlenstoffgitter und wäre für elektronische Bauteile daher mindestens ebenso geeignet.

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