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Werkstoffe: Wasserfestes Speichermedium entwickelt

Wasserfester Transistor
Mit Hilfe von Zinkoxidnanoröhrchen haben Forscher der Pohang-Universität in Korea ein wasserfestes Speichermedium hergestellt. Die Oberfläche wird durch die linear aufgereihten Nanoröhrchen hydrophob und stößt Wasser ab, so dass keine Flüssigkeit eindringen kann.

Das Team um Seunghyup Lee untersuchte ein so genanntes ReRAM (englisch resistive random access memory). Dessen Speicherfunktion beruht auf dem reversiblen Deformieren eines Materials durch Anlegen eines elektrischen Signals wie zum Beispiel Strom oder Spannung. Die Zinkoxidnanoröhrchen hatten gleich zwei Aufgaben: Einerseits schützten sie vor dem Eindringen des Wassers, andererseits dienten sie als schaltbares Material, das die Informationen speicherte.

Die Wissenschaftler stellten die Nanostrukturen her, indem sie zunächst Zinkoxid auf die Oberfläche durch das so genannte Sputterverfahren aufbrachten. Dabei werden Atome aus einem Festkörper mit energiereichen Ionen beschossen und herausgelöst, so dass sie in die Gasphase übergehen. Anschließend wurde die Probe kopfüber in eine heiße, basische Zinknitratlösung getaucht, wodurch die Zinkoxidkeime zu langen Säulen anwuchsen.

Wasserfester Transistor | Die Zinkoxidnanoröhrchen (rot) verhindern, dass der Wassertropfen die sensible Elektronik beschädigt.
Genau wie die nanostrukturierte Oberfläche eines Lotusblatts Regentropfen abperlen lässt, stößt auch die modifizierte Oberfläche von Lee und seinen Kollegen Wasser ab. Das Forscherteam verstärkte den Effekt noch, indem es die Probe mit einer Fettsäure chemisch behandelte. Das derart modifizierte Speichermedium funktionierte sogar unter fließendem Wasser einwandfrei und zeigte stabile An/Aus-Zyklen. Ein analoges unmodifiziertes Medium hingegen funktionierte nach einmaligem Benetzen mit Wasser nicht mehr.

Doch die Zinkoxidnanoröhrchen machen das Gerät nicht nur wasserfest. Sie könnten gleichzeitig dazu verwendet werden, elektrische Geräte zu passivieren. Dies ist besonders bei Displays wichtig, da die Transparenz oft durch mangelhafte Beschichtung verloren geht. Da die Nanoröhrchen zudem überaus biegsam sind, scheint der neu entwickelte Zinkoxidfilm ein idealer Kandidat für flexible Medien. (jf)

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  • Quellen
Adv. Mater. 23, S. 4398 – 4402, 2011.

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