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Nanotechnologie: Verzweigte Nanostrukturen für Solarzellen und Quantencomputer

Chemiker der Universität von Kalifornien in Berkeley haben dem Nanokosmos neue Strukturen spendiert und mehrfach verzweigte Nanostäbchen nasschemisch hergestellt sowie deren Eigenschaften berechnet. Die Gebilde mit ihren maßgeschneiderten elektronischen Eigenschaften, die sich aus vierarmigen so genannten Tetrapods zusammensetzen, sollen nach dem Willen der Forscher künftigen Anwendungen der Nanoelektronik zugute kommen: Vom Quantencomputer bis zur künstlichen Fotosynthese soll das potenzielle Spektrum der Möglichkeiten reichen.

Tetrapods | Stäbchen aus CdS, CdSe und CdTe bilden solche Tetrapods.
Delia Milliron und ihre Kollegen schufen die Stäbchen-Strukturen, indem sie einen gelösten Kadmiumoxid-Komplex als kationischen Ausgangsstoff mit einem anionischen Vorläuferstoff (Selen, Schwefel oder Tellur, gelöst in einem organischen Lösungsmittel) bei Temperaturen um 300 Grad Celsius in Lösung reagieren ließen. War nur Kadmium und Schwefel in Lösung, dann kristallisierten die Ionen in so genannter Wurtzitstruktur aus, was ein lineares Wachstum bewirkte. Gleiches galt für die Kombination Kadmium und Selen, sodass sich den CdS-Stäbchen kurze CdSe-Enden aufsetzen ließen. Waren jedoch Kadmium- und Tellur-Ionen in Lösung, dann kam es zur Ausbildung einer Zinkblende-Struktur, die eine Verzeigung der Nanostäbchen bewirkte. Je nach Lösungszusammensetzung ließen sich so mehr oder weniger komplexe Stäbchen-Gebilde erzeugen.

Simulation | Simuliert: Die elektronische Struktur von Tetrapods
Neben der Herstellung dieser Strukturen gelang es dem Team auch, die elektronischen Eigenschaften der filigranen Stäbchen-Netzwerke mit Hilfe von Computersimulationen vorherzusagen. Demnach bieten sich die Materialien auf Grund ihrer Bandstruktur etwa für die Fotovoltaik an.

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