EU-Forscher entwickeln effiziente neue Analyseverfahren für Nanodrähte
Im Rahmen des von der EU finanzierten NANOWIRING-Projekts haben Forscher ein neues kostengünstiges und effizientes Verfahren zur Bestimmung der Polarität einzelner Halbleiter-Nanodrähte entwickelt. Da die Polarität der Nanodrähte – ob sie positiv oder negativ geladen sind – über die Eigenschaften des Geräts entscheidet, das aus diesen hochmodernen Strukturen gefertigt wird, stellt dies einen bedeutenden Fortschritt in der Herstellung von Nanomaterialien dar. Halbleiter-Nanodrähte weisen einen Durchmesser von unter hundert Nanometern auf und das Verhältnis von Länge zu Breite beträgt 1000. Dies entspricht einem Tausendstel eines menschlichen Haars. Aufgrund ihrer Größe und der Tatsache, dass sie nahezu eindimensional sind, ist das Interesse an Halbleiter-Nanodrähten stetig gewachsen. So sind sie beispielsweise die kleinsten Strukturen, die gleichzeitig sowohl optische als auch elektrische Eigenschaften bieten. Die im Verhältnis zum Volumen sehr große Oberfläche sorgt für eine ideale Interaktion mit dem Umfeld, sodass die Drähte optimale chemische und biologische Sensoren darstellen. Hinzu kommt, dass ihre optischen und elektrischen Eigenschaften aufgrund ihrer Geometrie stark von ihrer Ausrichtung abhängen, sodass sie als polarisierungsabhängige Sensoren eingesetzt werden können. Hierzu untersuchten die Projektteilnehmer mögliche Anwendungen in der Quanteninformationsverarbeitung und in neuartigen optisch-elektronischen Geräten. Sie entwickelten Licht-emittierende Dioden (LED), die auf einzelnen Nanodrähten basieren und Elektron-Loch-Paare äußerst effizient in Photonen umwandeln können. Dieses neue, von NANOWIRING entwickelte Verfahren nutzt ein Rasterkraftmikroskop und eine Kelvin-Sonde, um winzigste Kräfte zu erkennen und die elektrischen Eigenschaften der Oberfläche des untersuchten Objekts zu messen. Kombiniert man diese Messungen mit modernen Datenanalyseverfahren, können gleichzeitig die Polaritäten von hunderten Nanodrähten gemessen werden. Bis dato konnten die Polaritäten von Nanodrähten nur Draht für Draht und auf komplexe und zeitaufwendige Weise analysiert werden. Heute können Prozesse, die bisher Tage in Anspruch genommen haben, innerhalb weniger Stunden durchgeführt werden – und zwar ohne Beschädigung des untersuchten Objekts. Diese Errungenschaft ist eines der wichtigsten Ergebnisse des NANOWIRING-Projekts, dessen übergeordnetes Ziel die Entwicklung eines europäischen Netzwerks an Experten zur Unterstützung von Nachwuchsforschern war. Im Jahr 2010 wurde erstmals eine Reihe an Postgraduate-Studenten und jungen Forschern in multidisziplinäre Forschungs- und Entwicklungsarbeiten eingebunden, bei denen schwerpunktmäßig das wirtschaftliche Potenzial von Halbleiter-Nanodrähten betrachtet wurde. 2013 fand in Italien eine Weiterbildungsschulung zu Halbleiter-Nanodrähten statt, bei der ein breites Spektrum an Themen behandelt wurde – von Grundlagenphysik bis hin zur Anwendung der Drähte in Geräten. Dabei boten internationale Experten einen umfassenden Überblick über die Grundlagen der Physik, aktuelle Trends und Ansätze zur Klärung von Fragen aus dem wachsenden Bereich der Halbleiter-Nanodrähte. Das Projekt, das mittlerweile abgeschlossen wurde, war stark auf die Anforderungen der Industrie ausgerichtet, zu denen u. a. skalierbare und kostengünstige Prozesse zur Herstellung von Nanodrähten zählen. Partner aus der Industrie wurden in alle Phasen des Projekts miteinbezogen, um zu gewährleisten, dass die Marktanforderungen und -tauglichkeit so weit wie möglich im Fokus der Forschungsarbeiten und deren Ergebnisse standen. Hinzu kommt, dass die Chancen der Forscher auf eine Anstellung aufgrund der Interaktion mit den Partnern aus der Industrie, sprich mit dem privaten Sektor, durch das Projekt gesteigert wurden. Weitere Informationen finden Sie auf: NANOWIRING-Projektwebsite
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