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Nanoröhrchen: Vom Metall zum Halbleiter und umgekehrt

Mithilfe eines starken Magnetfelds lassen sich metallisch leitende Nanoröhrchen in Halbleiter verwandeln und umgekehrt. Die Ergebnisse zweier Arbeitsgruppen demonstrierten außerdem erstmalig, dass der so genannte Aharanov-Bohm-Effekt die Bänderstruktur eines Festkörpers beeinflusst.

Sasa Zaric von der Rice-Universität und seine Kollegen beobachteten einwandige Nanoröhrchnen-Halbleiter in Magnetfeldern von bis zu 45 Tesla und stellten fest, dass mit wachsender Feldstärke die Bandlücke zwischen Leitungsband und Valenzband zunehmend geringer wurde [1]. Sie vermuten, dass sie in noch stärkeren Magnetfeldern ganz verschwinden könnte und der ehemalige Halbleiter sich dann metallisch verhalten würde.

Alexey Bezryadin und seine Mitarbeiter von der Universität von Illinois in Urbana-Champaign verwandelten hingegen ein sich metallisch verhaltendes Nanoröhrchen mittels eines Magnetfelds in einen Halbleiter: Hier entstand eine Bandlücke, die sich mit der Stärke des angelegten Feldes ständig vergrößerte [2]. Bei sehr starken Magnetfeldern verschwand die Bandlücke allerdings, und die Nanoröhrchen wurden wieder metallisch.

Die leitenden Eigenschaften von Nanoröhrchen hängen davon ab, in welcher Richtung die Graphitlagen gewickelt sind. Vielleicht ließen sich aus den winzigen Kohlenstoffobjekten nun neue, magneto-optische oder magneto-elektrische Bauteile entwickeln, die mit Hilfe von Magnetfeldern gesteuert werden.
25.05.2004

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 25.05.2004

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