Das ultraschnelle Netz ist direkt um die Ecke
Was kommt dabei heraus, wenn man Graphen mit metallischen Nanostrukturen kombiniert? Erhöhte Lichtausbeute durch Graphen, was möglicherweise zu einem ultraschnellen Internet führen könnte, so zumindest zeigt eine neue Studie aus dem Vereinigten Königreich. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht und teilweise durch drei EU-Projekte finanziert: RODIN, GRAPHENE und NANOPOTS. RODIN ("Suspended graphene nanostructures") erhielt unter dem Themenbereich "Nanowissenschaften, Nanotechnologien, Werkstoffe und neue Produktionstechnologien (NMP)" des Siebten Rahmenprogramms (RP7) der EU Mittel in Höhe 2,85 Mio. EUR. Die Projekte GRAPHENE ("Physics and applications of graphene") und NANOPOTS ("Nanotube based polymer optoelectronics") erhielten Stipendien des Europäischen Forschungsrats in Höhe von 1,78 Mio. EUR bzw. 1,8 Mio. EUR. Ein Team aus Wissenschaftlern, darunter die Nobelpreisträger Professor Andre Geim und Kostya Novoselov von den Universitäten Manchester und Cambridge aus dem Vereinigten Königreich setzte das Puzzle zusammen, das die Eigenschaften von Graphen-Geräten zur Verwendung als Fotozellen für die zukünftige optische Kommunikation in Hochgeschwindigkeit verbessern könnte. Die Kombination von Graphen mit metallischen Nanostrukturen erhöht die Lichtausbeute durch Graphen erheblich, ohne dabei an Geschwindigkeit zu verlieren. Das könnte nicht nur das Internet beschleunigen, sondern auch andere Kommunikationsmethoden. Eine Haupteigenschaft von Graphen-Geräten ist deren Schnelligkeit, die höher ist als die gegenwärtiger Internetkabel. Die Wissenschaftler platzierten zwei Metalldrähte eng nebeneinander auf das Graphen und ließen Licht darauf scheinen. Dies half bei der Generierung von elektrischem Strom. Ihrer Aussage nach stellt diese einfache Vorrichtung eine elementare Solarzelle dar. Die größte Herausforderung für die Forscher war der Umgang mit der geringen Effizienz. Graphen ist das dünnste Material der Welt und absorbiert nur 3% des Lichts. Das verbleibende Licht wird somit durchgelassen, ohne zum elektrischen Strom beizutragen. Zur Erreichung der gewünschten Ergebnisse kombinierten die Forscher Graphen mit winzigen Metallstrukturen, die sie auf dem Graphen arrangierten. Plasmonische Nanostrukturen trugen zur Steigerung des durch das Graphen abgetasteten optischen elektrischen Felds bei und konzentrierten das Licht innerhalb der Kohlenstoffschicht, die gerade mal so dick ist wie ein einzelnes Atom. "Graphen ist augenscheinlich der natürliche Begleiter der Plasmonik", erklärt Dr. Alexander Grigorenko von der Universität Manchester. "Wir hatten erwartet, dass plasmonische Nanostrukturen die Effizienz graphenbasierter Geräte verbessern würde, der erhebliche Grad dieser Verbesserung jedoch ist eine angenehme Überraschung." Professor Novoselov, ebenfalls von der Universität Manchester, sagt dazu: "Die Technologie der Graphenproduktion schreitet jeden Tag voran, was einen unmittelbaren Einfluss sowohl auf die Art der spannenden Physik hat, die wir in diesem Material finden, als auch auf die Machbarkeit und die Palette der möglichen Anwendungen. Viele führende Elektronikunternehmen halten Graphen für die nächste Generation von Geräten. Diese Arbeit wird die Chancen von Graphen sicherlich noch weiter vorantreiben." Professor Andrea Ferrari von der Universität Cambridge über diese Erkenntnisse: "Bisher lag der Fokus der Graphenforschung auf der fundamentalen Physik sowie auf elektronischen Geräten. Diese Ergebnisse zeigen das riesige Potential auf den Gebieten der Photonik und Optoelektronik, in denen die Kombination seiner einzigartigen optischen und elektronischen Eigenschaften mit plasmonischen Nanostrukturen voll ausgenutzt werden kann, selbst wenn keine Bandlücke vorhanden ist, und das in einer Reihe hilfreicher Geräte wie Solarzellen und Fotozellen."Weitere Informationen finden Sie unter: Nature Communications: http://www.nature.com/ncomms/index.html Universität Manchester: http://www.manchester.ac.uk/ Universität Cambridge: http://www.cam.ac.uk/
Länder
Vereinigtes Königreich