Forscher schaffen Durchbruch in der Nanoforschung

Nanobänder aus Graphen können je nach atomarem Schnittmuster ganz andere Eigenschaften aufweisen. Forschern der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) und des Max Planck Instituts für Polymerforschung​​​​​​​ in Mainz ist es nun gelungen, durch eine gezielte Variation der Form der Bänder deren Eigenschaften präzise einzustellen. Damit lassen sich nicht nur die gewöhnlichen elektronischen Eigenschaften verändern, sondern auch spezielle lokale Quantenzustände erzeugen.

Dieser örtlich begrenzte elektronische Quantenzustand kann laut einer Medienmitteilung der Empa als Grundbaustein genutzt werden, um massgeschneiderte Halbleiter, Metalle oder Isolatoren zu erzeugen. Die von den Forschern hergestellten halbleitenden Nanobänder würden es den Angaben zufolge erlauben, Transistoren mit einem 1000-mal kleineren Kanalquerschnitt als heute üblich zu realisieren.

Die elektronischen Quantenzustände könnten künftig aber auch als Bauelement in Quantencomputern eingesetzt werden. Es wäre unter anderem möglich, Informationen nicht wie bisher üblich durch Ladung, sondern durch den sogenannten Spin zu verarbeiten. Die Entwicklung könnte sogar noch einen Schritt weitergehen: „Wir haben beobachtet, dass an den Enden bestimmter Quantenketten topologische Endzustände auftreten. Dies bietet die Möglichkeit, diese als Elemente sogenannter Qubits zu nutzen – die komplexen, untereinander verschränkten Zustände in einem Quantenrechner“, erklärt Empa-Forscher Oliver Gröning. ssp