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ERC

OptNano Ergebnis in Kürze

Project ID: 210642
Gefördert unter: FP7-IDEAS-ERC
Land: Deutschland

Eine neue Untersuchung zur Quantenoptik von Kohlenstoffnanoröhren

Kohlenstoffnanoröhren, Zylinder aus reinem Kohlenstoff, sind für Physiker gleichermaßen wegen deren einzigartiger physikalischer Eigenschaften als auch wegen einer Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten von Interesse. EU-finanzierte Forscher untersuchten die faszinierenden physikalischen Eigenschaften, welche die Wechselwirkung dieser Nanostrukturen mit Licht charakterisieren.
Eine neue Untersuchung zur Quantenoptik von Kohlenstoffnanoröhren
Nanoteilchen, die aus lediglich wenigen Atomen bis hin zu tausenden Atome bestehen, verhalten sich im Vergleich zu ihren Schüttgut-Pendants völlig unterschiedlich. Artisanen des Mittelalters griffen zur Herstellung farbiger Glasfenster in Kirchen oder öffentlichen Gebäuden zweifelsohne auf die Nanotechnologie zurück. Seitdem sind allerdings mehrere Jahrhunderte vergangen und ein vollständiges Verständnis davon, wie die Größe, Form und Struktur die optischen Eigenschaften von Nanomaterialien beeinflusst, ist nach wie vor nicht vorhanden.

Die optischen Eigenschaften, die auf eindimensionale Materialien zurückgehen, bieten eine hervorragende Gelegenheit, deren schmale Selektivität hinsichtlich der Lichtemissionswellenlänge und Lichterkennung zu untersuchen. Angespornt durch die beeindruckenden Eigenschaften von Kohlenstoffnanoröhren, ideale eindimensionale Systeme, welche 1991 zum Vorschein kamen, initiierten Wissenschaftler das Projekt OPTNANO (Quantum optics in nanostructures).

Unter Verwendung von Kohlenstoffnanoröhren als Modellsystemen waren die Projektmitglieder erfolgreich bei einer detaillierteren Beschreibung der Quantenoptik in eindimensionalen Systemen. In diesen Nanoröhren zeigen sich Auswirkungen von Quantenverschränkungen im infraroten und im sichtbaren Spektrum. Aus diesem Grund war die Studie unter Anwendung einer Vielzahl von Spektroskopiemethoden, einschließlich von Lumineszenz-, Raman- und Lichtleitfähigkeitsverfahren, auf die Messung von optischen Übergängen, Quantenüberschneidungen und Elektronenwechselwirkungen fokussiert.

Kohlenstoffnanoröhren gelten nicht als perfekt; das Vorhandensein struktureller Mängel ist in diesen Kohlenstoffnetzen unvermeidlich. Zur Gestaltung einer umfassenderen Übersicht über die optischen Eigenschaften entwickelte das Team daher Techniken zur Untersuchung und Einführung von Unvollkommenheiten. Die optischen Signaturen und deren Wirkung auf die Lichtemission wurden anhand einzelner Röhren bestimmt. Die experimentellen Aktivitäten wurden durch Materialmodellierungsarbeiten vervollständigt.

Mit für Kohlenstoffnanoröhren verfügbaren Prinzipnachweisexperimenten fuhren die Wissenschaftler daraufhin mit der Erforschung der optischen Eigenschaften in anderen eindimensionalen Materialien wie Quantendrähten und Einzelschichten fort. Neu entwickelte komplexe Hybridmaterialien, welche durch eine Kombination von Kohlenstoffnanoröhren mit funktionalen Molekülen und Metallnanoteilchen erreicht worden waren, zeigten herausragende optische Eigenschaften.

Umfassende Untersuchungen der außergewöhnlichen optischen Eigenschaften von Kohlenstoffnanoröhren können diese zu vielversprechenden Kandidaten für die Herstellung von quanteninformationstechnologischen Geräten der nächsten Generation machen.

Verwandte Informationen

Schlüsselwörter

Quantenoptik, Kohlenstoff, Kohlenstoffnanoröhren, optische Eigenschaften, eindimensionale Materialien, OPTNANO
Datensatznummer: 188504 / Zuletzt geändert am: 2016-09-09
Bereich: Industrielle Technologien