Neue Möglichkeiten durch organische Nanodrähte
Materialwissenschaftler aus der Schweiz und Deutschland haben einfache Netze organischer Nanodrähte für künftige elektronische und optoelektronische Bauteile geschaffen, indem es ihnen gelungen ist, komplexe organische Nanodrähte zu synthetisieren und leitend zu einem elektronischen Schaltkreis miteinander zu verbinden. Das Ergebnis stammt aus dem Projekt PHODYE ("New photonic systems on a chip based on dyes for sensor applications scalable at wafer fabrication"), das mit 1,92 Mio. EUR unter dem Themenbereich "Technologien für die Informationsgesellschaft" (IST) des Sechsten Rahmenprogramms (RP6) der EU finanziert wurde. Initiiert wurde PHODYE von Dr. Angel Barranco vom Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla in Spanien, der seine früheren Kollegen von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt der Schweiz (Empa) zur Mitarbeit einlud. Empa ist einer von acht akademischen und industriellen Partnern aus vier europäischen Ländern (Belgien, Spanien, Schweden und der Schweiz), die derzeit an dem Projekt arbeiten. Ziel ist die Entwicklung eines neuen Typs von Sensoren, die fluoreszierende Dünnschichten mit photonischen Strukturen kombinieren. Diese unglaublich empfindlichen Gassensoren (die beim Kontakt mit bestimmten Gasmolekülen Farbe und Fluoreszenz ändern) könnten vielleicht genutzt werden, um Fahrzeugemissionen zu messen oder vor giftigen Stoffen zu warnen. Im Rahmen ihrer Arbeiten für PHODYE erschufen Ana Borras, Oliver Gröning und Pierangelo Gröning von Empa sowie Jürgen Köble von der Omicron NanoTechnology GmbH in Deutschland diese einzigartige Methode zum Verbinden organischer Nanodrähte. Das Ergebnis ist ein Fortschritt für die Herstellung billigerer und flexiblerer Sensoren, Transistoren, Dioden und anderer Bauteile für den Mikro- und den Nanobereich. Die Physiker entwickelten ein neues Vakuumdepositionsverfahren für die Synthese organischer Nanodrähte und enthüllten, wie man Nanodrähte mit den unterschiedlichsten Eigenschaften herstellen kann, indem sie das geeignete Anfangsmolekül und passende Versuchsbedingungen auswählten. Ihre Methode ist besonders ungewöhnlich und überraschend, weil ein perfekter monokristalliner Aufbau geschaffen wurde, indem Substrattemperatur, Molekülfluss und Substratvorbehandlung genau kontrolliert wurden. Die Forschergruppe entdeckte bald, dass das neue Verfahren nicht nur Nanodrähte für die beabsichtigten Gassensoren für PHODYE lieferte, sondern auch den Weg zur Entwicklung komplexer "Nanodraht-Schaltkreise" für (opto-) elektronische Anwendungen wie Solarzellen ebnete. Denn verschiedenartige Nanodrähte können miteinander beliebig zu Netzwerken mit den unterschiedlichsten Eigenschaften kombiniert werden. Der Trick dabei: Die auf der Oberfläche gewachsenen Nanodrähte werden (mithilfe von Sputter-Beschichtung) mit Silber-Nanopartikeln beschichtet. Dank dieser Partikel können mehr Nanodrähte wachsen, die mit den Ursprungsdrähten leitend verbunden sind - das Fundament für einen Schaltkreis im Nanomaßstab. Dr. Gröning erklärte, dass das Potenzial darin bestehe, organisches Material als Halbleiter herzustellen, die sehr vielversprechende Kandidaten für die Herstellung günstiger, vielseitiger und flexibler Bauteile darstellten. Die Ergebnisse der Forschungsgruppe wurde im Magazin Advanced Materials veröffentlicht. Das PHODYE-Projekt wird offiziell im Oktober 2010 abgeschlossen.
Länder
Schweiz, Deutschland