P.T. MAGAZIN 02/2009

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Innovation
Der dünnste Draht
der Welt
Mit einer Ultrahochvakuum-Apparatur
erzeugen Prof. Ralph Claessen (links) und
Privatdozent Jörg Schäfer Nanodrähte aus
Goldatomen.
(Foto: Robert Emmerich)
(idw-online) - Er ist aus Gold
gemacht und eine Million Mal feiner
als das Haar eines Menschen: der
dünnste Draht der Welt. Physiker der
Universität Würzburg können ihn
herstellen. Sie hoffen, dass er dank
seiner verblüffenden Eigenschaften
später einmal den Boden für Neuerungen
in der Technik bereitet.
Neues aus der Welt der Nanodrähte
berichten sie im Fachblatt „Physical
Review Letters“.
Die winzigen Drähte entstehen am
Lehrstuhl von Prof. Ralph Claessen.
„Wir dampfen Goldatome auf
Plättchen aus Germanium auf, die
einen Zentimeter lang und drei
Millimeter breit sind. Das geschieht
im Ultrahochvakuum bei 500 Grad
Celsius“, erklärt Privatdozent Jörg
Schäfer im Labor.
Dank eines ausgeklügelten Verfahrens
können die Forscher die
Plättchen so bestücken, dass die
Goldatome sich von ganz allein zu
geradlinigen, parallel verlaufenden
Ketten anordnen: Fertig sind die
Nanodrähte. Sie liegen weit genug
voneinander entfernt, um sich nicht
Würzburger Physiker träumen schon vom Quantencomputer
gegenseitig zu beeinflussen, was für
ihre weitere Erforschung wichtig ist.
Mögliche Anwendungen
Wozu die Drähte gut sind? „Sie
bestehen aus einzelnen Atomen,
und kleinere elektrische Leitungsbahnen
kann man prinzipiell nicht
bauen“, sagt Schäfer. Darum lassen
sich aus den Nanodrähten vielleicht
Bauelemente realisieren, die die
Miniaturisierung von Computern an
die Grenze treiben. Mit ihrer Arbeit
später einmal den kleinsten Quantencomputer
der Welt zu demonstrieren
– das ist eine Vision, die den
Wissenschaftlern gefällt.
Derzeit aber benutzen sie die Nanodrähte
vorrangig als atomare Spielwiese.
„Wir können die Drähte an
den Seiten um einzelne Goldatome
erweitern. Oder gezielt Querbrücken
zwischen ihnen schaffen. Und
dann analysieren, wie sich dadurch
die elektronischen Eigenschaften
ändern“, erläutert Prof. Claessen.
Das nächste Ziel? Die Würzburger
hoffen darauf, die elektrische Leitfähigkeit
der Nanodrähte beeinflussen
zu können. „Das ist mit zusätzlichen
Atomen möglich. Über die Spitze
eines Rastertunnelmikroskops kann
man aber auch elektrische Ladung
in einen Draht hineintupfen. So
könnte es gelingen, ihn kontrolliert
auszuschalten. Entfernt man das
zusätzliche Atom oder lässt die störende
Ladung abfließen, wäre der
Draht wieder angeschaltet“, erläutert
Schäfer. Falls das funktioniert? Dann
wäre schon einmal eine Grundvoraussetzung
gegeben, um Nanodrähte
als Bauteile für Quantencomputer
verwenden zu können.
Verblüffende Phänomene
Die elektrische Schaltung der Nanodrähte
kann aber auch zu neuen,
eher grundlegenden Erkenntnissen
führen. Denn je kleiner ein Festkörper
gemacht wird, desto größer sind
die Überraschungen, die er birgt. „In
Nanostrukturen treten viele verblüffende
Phänomene auf, die unserer
Intuition als Physiker widersprechen“,
staunt Schäfer.
Woran das im Fall der Nanodrähte
liegt? Die sind derart winzig, dass
sich die Elektronen, die Träger der
elektrischen Ladung, nur auf einem
sehr eng begrenzten Pfad bewegen
können – nämlich entlang der Drähte.
In einem gewöhnlichen Stück
Hauptlieferant für loses durchwachsenes Pilzsubstrat (Phase 3)
sowie fruktifizierte Kisten
(1280 Tonnen/Woche, 2500 fruktifizierte Kisten/Woche der Soerten weiß und braun)
Pilzhof Pilzsubstrat Wallhausen GmbH | Mühlgebreite 4 | 06528 Wallhausen
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