Oberfläche pur
Der Boom um Graphen hat eine fieberhafte Suche nach anderen zweidimensionalen Materialien ausgelöst. Viele haben interessante Eigenschaften für die Elektronik-Branche.
Was für eine Aufregung hat Graphen, diese zweidimensionale atomdünne Schicht aus Kohlenstoff, ausgelöst. 2004 zum ersten Mal hergestellt, 2010 der Nobelpreis für die Entdecker, 2013 stellt die Europäische Kommission eine Milliarde Euro für die weitere Erforschung zur Verfügung. Denn Graphen besitzt herausragende Eigenschaften. Etwa leitet es den elektrischen Strom extrem gut und könnte deshalb Silizium als Ausgangsmaterial für elektronische Schaltungen ablösen.
Ganz einfach ist das allerdings nicht. Denn Graphen hat einen schwerwiegenden Nachteil: Es ist kein Halbleiter, weshalb sich der Elektronenfluss nicht ohne Weiteres an- und abstellen lässt. Deshalb hoffen Forscher, diesen Nachteil mit anderen 2D-Werkstoffen zu umgehen. „Wir kennen mittlerweile einen Zoo zweidimensionaler Materialien“, sagt Markus Huber, Physiker an der Universität Regensburg. 2D-Zinn („Stanen“), 2D-Silizium („Silicen“) und Schwarzer Phosphor beispielsweise. Sie alle sind immer wieder für Überraschungen gut. Denn mit der Beschränkung auf nur zwei Dimensionen legen Materialien teils exotische Eigenschaften an den Tag: Magnetische Werkstoffe werden unmagnetisch, elastische Materialien besonders fest, Leiter leiten den Strom nicht mehr – oder umgekehrt. Das liegt daran, dass sich die Atome samt ihrer Elektronen in einer Fläche anders anordnen und andere Anziehungskräfte wirken als im Block. Immer wenn ein Newcomer präsentiert wird, geht es daher um die Frage: Was kann er, was Graphen nicht kann?