Cornell University Forscher bauen Nanomaschinen aus Graphen

Nach MEMS kommt NEMS: Forscher arbeiten daran, die winzigen elektromechanischen Systeme, die in einer Vielzahl von elektronischen Geräten unerlässlich sind, von der Mikro- auf die Nanoebene zu portieren.

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Winzige elektromechanische Systeme sind in einer Vielzahl von Geräten im Einsatz: Als Tintendüsen im Drucker etwa oder als Bewegungssensoren im Smartphone. Hergestellt werden sie derzeit meist als sogenannte Mikroelektromechanische Systeme (MEMS) aus Basis von Silizium mit klassischen Methoden der Chipfertigung.

In Zukunft sollen solche Systeme aber noch eine ganze Größenordnung kleiner werden und künftig als Nanoelektromechanische Systeme (NEMS) Verbreitung finden. Forscher der Cornell University haben mit Hilfe des Materials Graphen nun Resonatoren als NEMS geschaffen - und das in einem quasi-industriellen Prozess, über den sie in der Zeitschrift Nano Letters berichten.

Dazu wurden in einen herkömmlichen Silizium-Wafer winzige Vertiefungen geätzt. Über diese Gräben wurde dann eine Schicht Graphen gelegt. Graphen ist Kohlenstoff, der aus einer einzigen Atomlage besteht. Die Graphenschicht kann sich über der Vertiefung wie ein Trampolin auf und ab bewegen und bildet so einen Resonator.

Einzelnes Atom genügt umd Resonator anzuregen

Cornell-Professor Paul McEuen sagte dem MIT-Magazin Technology Review: "Auf diese Weise konnten wir eine große Zahl von Resonatoren herstellen, was den Übergang von einem Laborexperiment zu einer Technology demonstriert." Aufgrund seiner besonderen Eigenschaften von Graphen - es ist im Verhältnis zu seinem Gewicht extrem stabil - reagiert die Resonatoroberfläche schon auf minimale Druckänderungen. Bereits ein einzelnes Atom genügt, um den Resonator anzuregen.

Auf diese Weise könnten mit solchen Graphen-NEMS zum Beispiel extrem sensible chemische Sensoren, Beschleunigungsmesser oder auch unglaublich schnelle elektronische Schalter realisiert werden.

Für die Erforschung des Graphens waren in diesem Jahr die beiden Wissenschaftler Kostya Novoselov und Andre Geim mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet worden.

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