Großer Schritt in Richtung Graphen-Elektronik

Wissenschaftler der University of Manchester haben Fortschritte beim Einsatz von Graphen zur Entwicklung neuartiger Computer-Chips gemacht. Erstmals konnte in der Praxis demonstriert werden, wie das Material als leistungsfähige Alternative zum herkömmlichen Silizium eingesetzt werden könnte. Bei Graphen handelt es sich um eine Kristallform des Kohlenstoffs. Die Atome sind dabei wabenförmig in einer Fläche miteinander verbunden. Bis 2004 galt diese Anordnung zwar als theoretisch möglich, aber höchst instabil. Dann aber konnten Andre Geim und Kostya Novoselov stabile Graphen-Kristalle und deren ungewöhnlichen Eigenschaften vorweisen. Dafür erhielten sie im vergangenen Jahr den Physik-Nobelpreis.

Das Material gilt seitdem als eine Art Wundermittel für die Entwicklung von Elektronikkomponenten der nächsten Generation. Allerdings steckt man noch tief in der Grundlagenforschung. Die University of Manchester will aber eigens ein speziell auf das Material ausgerichtetes Forschungszentrum einrichten, um die Entwicklung voranzutreiben. Das Wissenschaftler-Team, welches sich mit Graphen befasst, konnte unter dessen einen wichtigen Schritt voran machen. Schematische Darstellung eines Stickstoffdioxid-Moleküls auf einem Graphen-Kristall Was die Forscher als Graphen-"Big Mac" bezeichnen, zeigt einen Weg auf, das Material in der Praxis nutzbar zu machen. Dabei werden zwei Layer des Materials mit Hilfe von Bornitrat-Schichten isoliert. Das erlaubte es, das Verhalten von Graphen ohne Umwelteinflüsse zu beobachten. Die elektronischen Eigenschaften können so wie nie zuvor getestet werden, erläuterte Leonid Ponomarenko, einer der führenden Wissenschaftler des Projekts.

"Abgesehen von den neuen physikalischen Eigenschaften, die wir beschrieben, konnten wir nachweisen, dass eine Kapselung von Graphen in Bornitrat die beste und vielversprechendste Plattform für die Entwicklung zukünftiger Graphen-Elektronik bietet. Damit wird eine Reihe von hässlichen Problemen hinsichtlich der Stabilität und Qualität gelöst, die bisher als dunkle Wolken über dem Weg zum Einsatz von Graphen in der Elektronik hingen", sagte Geim.

Die bisherigen Experimente verliefen in einem vergleichsweise beschränkten Rahmen. Es zeigte sich aber bereits, dass die Strukturen sich gut nach oben skalieren lassen. Nach Ansicht von Geim ist es jetzt wohl nur noch eine Frage von Monaten, bis die Forscher einsatzfähige Graphen-Transistoren bauen können, die noch deutlich bessere Eigenschaften haben, als jene, die bisher demonstriert werden konnten.