Forscher finden 1.000 Graphen-ähnliche Materialien
Software zeigt, ob die infrage kommenden Stoffe 2D-Struktur annehmen
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2D-Materialien: Forscher begeben sich auf die Suche (Grafik: epfl.ch, G. Pizzi) |
Lausanne (pte009/08.03.2018/10:30) Der "Wunderstoff" Graphen könnte rund 1.000 Konkurrenten bekommen, denn Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) http://epfl.ch haben über 100.000 Materialien daraufhin untersucht, ob sie sich ähnlich anordnen lassen. Graphen basiert auf einer einzigen Schicht von Kohlenstoffatomen, die bienenwabenförmig angeordnet sind. Rund 1.000 andere Werkstoffe lassen sich ebenfalls auf Atomdicke bringen.
Elektronik im Miniformat
Die neuen Materialien könnten die Zukunft der Nanotechnologie bestimmen, sagen die Forscher um Nicolas Mounet vom Theory and Simulation of Materials Laboratory http://theos.epfl.ch der EPFL, welche die Materialien untersucht haben. Sie könnten in kleineren, leistungsfähigeren und energiesparenden elektronischen Geräten eingesetzt werden.
Die Schweizer Wissenschaftler haben einen Algorithmus entwickelt, mit dem es ihnen gelang zu ermitteln, ob die infrage kommenden Werkstoffe eine zweidimensionale Struktur annehmen können. Zunächst untersuchten sie, welche Materialien schichtweise aufgebaut sind. "Dann studierten wir die Chemie dieser Werkstoffe und ermittelten, wie viel Energie nötig ist, um die Schichten voneinander zu trennen", sagt EPFL-Forscher Marco Gibertini. Ihr besonderes Augenmerk lag auf Materialien, zwischen deren Schichten nur schwache Kräfte herrschen.
258 Werkstoffe geeignet
Laut den Experten besteht bei 5.600 Kandidaten die Möglichkeit, aus ihnen mit erträglichem Energieaufwand zweidimensionale Blätter zu formen. Darunter sind rund 1.000, die aussichtsreiche Anwärter für neue Anwendungen sind. "Eine Schatztruhe für Nanoexperten", so die Forscher. 258 Materialien wurden untersucht, um ihre magnetischen, elektronischen, mechanischen, thermischen und strukturellen Eigenschaften zu ergründen.
In der Vergangenheit sind schon einige Materialien gefunden worden, die sich auf die zweite Dimension schrumpfen lassen. Das gelang mit mühevollem und langwierigem Ausprobieren - trial and error. "Mit unserem Ansatz können wir diesen frustrierenden Prozess vermeiden", sagt Theos-Professor Nicola Marzari. "Wir haben jetzt ein Hilfsmittel, mit dem wir gezielt Materialien für bestimmte Anwendungen auswählen können, um sie weiter zu untersuchen", heißt es.
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