Durchbruch für die Graphenforschung: Forscher der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg stellen stabile und große Graphenstücke mit Zickzack-Randmuster her. Somit könnten bald viele interessante Nanographenstrukturen hergestellt und untersucht werden.
Der Zickzack-Rand ist bei versetzten Wabenreihen (blau und lila) oder bei vierarmigen Sterne um vier Graphenwaben in der Mitte (rot und grün) zu finden.
Konstantin Amsharov / FAU
Graphen ist für den Einsatz in der Nanoelektronik ein vielversprechendes Material. Die elektronischen Eigenschaften hängen unter anderem stark davon ab, wie die Ränder der Kohlenstoffschicht beschaffen sind – besonders interessant sind Zickzack-Muster. Bei dieser Peripherie sind die Elektronen als Ladungsträger beweglicher als bei anderen Randstrukturen. Das bedeutet, dass beim Einsatz von Zickzack-Graphenstücken in nanoelektronischen Bauteilen die Frequenzen für Schaltungen höher sein könnten. Doch bisher ließ sich dieses Randmuster praktisch nicht erzeugen.
Chemikern und Physikern der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) ist es nun gelungen, stabiles Nanographen mit Zickzack-Rand herzustellen. Die Forscher erzeugen in einem ersten Schritt Vorläufermoleküle, die sie dann in mehreren Ringschlüssen, der sogenannten Cyclisierung, zu den ringförmigen Waben zusammenfügen. Am Ende kommen Graphenfragmente aus versetzten Wabenreihen oder vierarmige Sterne um einen Mittelpunkt aus vier Graphenwaben heraus – am Rand das begehrte Zickzack-Muster.
Fast 100 Prozent Ausbeute
Mit ihrem Ansatz sind die Wissenschaftler in der Lage, große Graphenstücke aufzubauen, bei denen sie die Form inklusive der Ränder kontrollieren können. Ihre Vorgehensweise zeigt darüber hinaus eine fast hundertprozentige Ausbeute und sei auch geeignet, größere Mengen zu produzieren. Dies sei ein Durchbruch in der Graphenforschung und eröffne die Chance, künftig viele interessante Nanographenstrukturen herstellen und untersuchen zu können. Ihre Ergebnisse, die im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 953 – Synthetic Carbon Allotropes der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) entstanden sind, wurden in der Fachzeitschrift "Nature Communications" veröffentlicht.