Nobelpreis für Physik: Graphen

Mente et Malleo

 

Heute wurde die Entscheidung des Nobelkomitee für Physik bekannt gegeben, den diesjährigen Nobelpreis für Physik an Andre K. Geim und Kostya Novoselov für deren Arbeiten zu Graphen zu vergeben. Warum ich das hier erwähne? Graphen ist die Bezeichnung für eine Modifikation von Kohlenstoff mit einer zweidimensionalen Struktur. In ihr ist jedes Kohlenstoffatom von drei anderen Kohlenstoffatomen umgeben. Das ergibt dann von oben betrachtet ein wabenartiges Muster.  Und wenn man mehrere dieser wabenförmigen Netze übereinander schichtet, dann erhält man die Struktur von Graphit. Die einzelnen Graphenlagen (irgendwie habe ich bei zweidimensionalen Strukturen Probleme damit, sie als Kristalle zu bezeichnen, mir hat man in den Kristallographiekursen immer noch erklärt, Kristalle müssten dreidimensional sein), haben einige interessante Eigenschaften. So sind sie innerhalb der Fläche enorm steif und fest. Sein Elastizitätsmodul entspricht der von Graphit entlang der Netzebenen und ist fast so hoch wie die von Diamant, dagegen ist seine Zugfestigkeit die höchste, die man bisher gefunden hat. Es könnte die Mikroelektronik revolutionieren, indem es Silizium als Transistormaterial ablöst. Graphenbasierte Transistoren sollten Taktraten von 500 bis 1000 GHz erreichen können. Insgesamt also ein durchaus alltägliches Material, auch wenn es lange unerkannt unter uns weilte, beispielsweise in unseren Bleistiften. Es war allerdings lange Zeit nicht bekannt, dass zweidimensionale Strukturen thermodynamisch stabil sein können. Die spannenden Eigenschaften dürften ihm sicher eine steile Karriere unter den Werkstoffen einräumen. In der Videoreihe „Sixty Symbols“ wird die Sache mit dem Graphen und seinen spannenden Eigenschaften sehr anschaulich erklärt.Und von mir einen herzlichen Glückwunsch an die beiden neuen Laureaten!

via astrodicticum simplex

Gunnar Ries

Gunnar Ries studierte in Hamburg Mineralogie und promovierte dort am Geologisch-Paläontologischen Institut und Museum über das Verwitterungsverhalten ostafrikanischer Karbonatite. Er arbeitet bei der CRB Analyse Service GmbH in Hardegsen. Hier geäußerte Meinungen sind meine eigenen

5 Kommentare

  1. Graphen: stark oder mimosenhaft?

    Es [Graphen] könnte die Mikroelektronik revolutionieren, indem es Silizium als Transistormaterial ablöst.

    Ich bin da skeptisch. Die elektronischen Eigenschaften scheinen sich in Abhängigkeit von der Umgebung stark zu ändern. Graphen mit einer Schutzschicht überziehen dürfte die elektronischen Eigenschaften bereits ändern. Auch die geometrische Form des Graphenteils und wie man die Graphenschicht einspannt beeinflusst die elektronischen Eigenschaften.

  2. Beeinflussbarkeit

    Die von Ihnen beschriebene Beeinflussbarkeit hat auch Vorteile.

    Graphen kann man durch hydrieren in das elektrisch nicht leitfähige Graphan umwandeln (CH)n.

    Auf diese Weise kann man rein chemisch Mikrostrukturen aus Leiter und Isolator herstellen.

    Graphen kann man über in das Silizium geätzte Täler spannen.

    Auf diese Weise kann man die kapazitive Stromaufnahme gering halten.

  3. Einstein im Bleistift

    Für sehr bemerkenswert halte ich noch, dass der Ladungstransport in Graphene durch die Dirac Gleichung beschrieben wird, also relativistisch funktioniert. Hier eine kurze Note dazu:
    http://rusnanotech09.rusnanoforum.ru/…ez-eng.pdf

    Dem Glückwünsch an die Preisträger kann man sich wohl nur anschliessen!

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