Nobelpreis für Graphen-Entdecker
Der Nobelpreis für Physik geht in diesem Jahr an Andre Geim und Konstantin Novoselov von der University of Manchester für grundlegende Experimente zu den Eigenschaften von Graphen. Das Material gilt, nach Buckyballs und Kohlenstoff-Nanoröhrchen, wegen seiner außergewöhnlichen physikalischen Eigenschaften als neuer Hoffnungsträger in der Elektronik.
Der Nobelpreis für Physik geht in diesem Jahr an Andre Geim und Konstantin Novoselov von der University of Manchester für grundlegende Experimente zu den Eigenschaften von Graphen. Das Material gilt, nach Buckyballs und Kohlenstoff-Nanoröhrchen, wegen seiner außergewöhnlichen physikalischen Eigenschaften als neuer Hoffnungsträger in der Elektronik.
Graphen ist eng verwandt mit Graphit, wie es beispielsweise in schnöden Bleistiften verwendet wird. Allerdings besteht Graphen nur aus jeweils einer einzigen atomaren Lage von Kohlenstoff – ein Graphen-Plättchen ist also so etwas wie ein der Länge nach ausgerolltes Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Damit ist Graphen eigentlich ein zweidimensionales Material in einer dreidimensionalen Welt – der Leitungsmechanismus für elektrische Ladungen funktioniert daher anders als bei allen bekannten Metallen und Halbleitern.
Das hat interessante Folgen: Die Ladungsträgerbeweglichkeit beispielsweise, die unter anderem die Schaltgeschwindigkeit eines elektronischen Bauteils definiert, liegt in Graphen bei 10.000 bis 20.0000 Quadratzentimetern pro Voltsekunde. Das ist um Größenordnungen mehr als bei allen anderen existierenden Materialien. Graphen-Transistoren könnten so bis zu tausendmal schneller schalten, als es die heutige Siliziumtechnik erlaubt. Darüber hinaus ist das Material für sichtbares Licht transparent, extrem fest und seine Wärmeleitfähigkeit bei Raumtemperatur höher als die von Silber.
Bis 2004 galt die Existenz von Graphen allerdings als rein hypothetisch – ein hübsches Rechenbeispiel für Lehrbücher der Festkörperphysik. Die Gruppe um Geim kam jedoch in diesem Jahr auf die beinah simple Idee, mit Hilfe von Klebestreifen extrem dünne Graphit-Schichten von Festkörpern abzuziehen. Als sie die elektronischen Eigenschaften dieser Proben untersuchten, stellten sie fest, dass es sich tatsächlich um Graphen handelt. Seit den ersten grundlegenden Arbeiten hat das Gebiet sich extrem dynamisch entwickelt: Mittlerweile kommen fast wöchentlich neue Meldungen über mögliche Graphen-Anwendungen auf den Tisch, beispielsweise in Displays oder bei der DNA-Sequenzierung. (wst)
