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Nanotechnik: Chemiker synthetisieren präzise geformte Graphenstreifen

Das nur atomdicke Material Graphen soll die Elektronik revolutionieren. Doch bisher konnte man es nicht präzise genug formen.
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Die elektronischen Eigenschaften kleiner Stücke von Graphen, der nur eine Atomlage dicken Folie aus Kohlenstoffsechsringen, kann man über ihre Form sehr präzise steuern. So zeigen Graphenstreifen, deren Breite variiert, definierte Besonderheiten in der elektronischen Struktur, zum Beispiel eine steuerbare Bandlücke. Bisher allerdings war es nicht möglich, solche Graphenstreifen definierter Form zu erzeugen: Die Methoden sind zu unpräzise. Nun aber haben Chemiker um Michael Crommie von der University of California in Berkeley einen neuen Ansatz gewählt. Statt die Nanostreifen mit den Methoden der Chipherstellung zuzuschneiden, setzten sie ihre Konstrukte chemisch aus kleinen Vorläufermolekülen zusammen – mit Erfolg.

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Synthese definierter Graphenstreifen | Die Nano-Streifen aus Graphen setzen sich unter geeigneten Bedingungen aus kleinen Vorläufermolekülen zusammen – so lässt sich ihre Form präzise kontrollieren.

Crommie und seine Kollegen verwendeten Vorläufermoleküle, die sich zu langgestreckten Polymeren verbinden, bevor sie dann im zweiten Schritt durch weitere Reaktionen zum Graphen-Nanoband werden. Die Forscher vermaßen Bandlücken und Zustandsdichten der so erhaltenen Nanostrukturen und verglichen sie mit Computermodellen. Dabei fanden sie gute Übereinstimmungen, so dass sich für gewünschte elektronische Bauteile die nötige Form wohl im Voraus berechnen ließe. Die Abfolge der breiten und schmalen Bereiche war bei den ersten Versuchen noch dem Zufall überlassen, prinzipiell ist es aber möglich, ihre Abfolge und damit die Form der Nanobänder zu steuern.

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