Dübendorf ZH - Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) untersuchen mit einem internationalen Team die Quanteneffekte auf Nanobändern aus Graphen. Ihnen gelang es erstmals, sie mit Elektroden zu versehen und zu kontaktieren.

Einem internationalen Team ist es unter Beteiligung der Empa in einer neuen Studie erstmals geglückt, einzelne lange, atomar genaue Graphen-Nanobänder elektrisch leitend anzusteuern. Ein solches Band ist laut einer Mitteilung nur neun Kohlenstoffatome breit und misst somit gerade einmal 1 Nanometer.

Um einzelne Bänder zu kontaktieren, verwendeten die Forschenden ebenso kleine Elektroden: Kohlenstoff-Nanoröhrchen mit einem Durchmesser von ebenfalls nur 1 Nanometer. Der Zugang zu einer hochwertigen Infrastruktur am Binning and Roher Nanotechnology Center von Eidgenössischer Technischer Hochschule Zürich (ETH) und IBM-Forschungszentrum in Rüschlikon ZH sei entscheidend gewesen, um diese Technologie zu testen und umzusetzen.

Bei all dem sei Interdisziplinarität der Schlüssel, so die Empa: Die Graphen-Nanobänder bezogen die Forschenden vom Empa-Labor nanotech@surfaces. Die Ausgangsmoleküle kamen vom Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz. Mitglieder des Empa-Labors Transport at Nanoscale Interfaces integrierten die Nanobänder in nanofabrizierte sogenannte Devices. Die für diese Studie benötigten, präzise ausgerichteten und qualitativ hochwertigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen wurden von einer Forschungsgruppe an der Universität Peking hergestellt. Fachleute für Computerwissenschaften der Universität Warwick halfen bei der Interpretation der Studienergebnisse.

Nun wollen die Forschenden unterschiedliche Quantenzustände auf einem einzelnen Band kontrollieren sowie zwei Nanobänder in Serie zu einem sogenannten doppelten Quantenpunkt zusammenschalten. Dies könnte als Qubit dienen, als die kleinste Informationseinheit eines Quantencomputers. Auch die Nutzung bei Quantenschaltung, -sensorik und -energieumwandlung ist denkbar. ce/mm

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