Materialforschung

Die EU macht Graphen zum Forschungs-Flaggschiff - die TU Wien ist mit an Bord

Graphen ist ein Material, auf dem große Hoffnungen liegen - besonders in der Kommunikationstechnologie, aber auch beim Bau von besonders leichten, stabilen Strukturen oder Batterien. Die EU macht die Forschung an diesem Material nun zu einem ihrer wichtigsten Wissenschafts-Ziele: Die europäische Graphen-Forschung wurde nun (neben der Gehirnforschung) zu einem der beiden neuen "Flaggschiff-Projekte" erklärt. Eine Milliarde Euro soll nun der wissenschaftlichen und technologischen Graphen-Forschung aus ganz Europa zugutekommen. Auch Österreich ist daran beteiligt: Thomas Müller von der TU Wien, Österreich-Koordinator des Projektes, wird nun mit EU-Unterstützung seine Forschung über Graphen weiter verstärken.

Licht im Computer

Durch Lichteinstrahlung werden Ladungsträger freigesetzt und Strom beginnt zu fließen. (Bild: TU Wien)

Spätestens seit 2010 der Nobelpreis für Physik an Andre Geim und Kostya Novoselov für die ersten Graphen-Experimente vergeben wurde, gilt das neue Material aus wabenförmig angeordneten Kohlenstoff-Atomen als Hoffnungsträger. Am Institut für Photonik der TU Wien beschäftigt sich Thomas Müller mit dem photoelektrischen Effekt in Graphen: Wenn Lichtteilchen auf das Material treffen, können dadurch Elektronen aus ihrem Platz gelöst werden. Sie beginnen sich zu bewegen, Strom beginnt zu fließen.

Diese Umwandlung von Licht in elektrischen Strom ist für die Computertechnik äußert wichtig - etwa wenn man Lichtsignale aus einem Glasfaserkabel in elektrische Signale für den Computer umwandeln möchte. "Der photoelektrische Effekt läuft in Graphen um ein Vielfaches schneller ab als in herkömmlichen Materialien wie etwa Germanium", erklärt Thomas Müller. "Wenn es gelingt, diese Bauteile aus Graphen herzustellen, werden sie deutlich schneller, effizienter, kleiner und billiger als bisher." Nicht nur für Kommunikation über das Internet, auch für den Datenaustausch innerhalb des Computers wäre das wichtig: "Heute haben viele Computer zwei oder vier Prozessorkerne. Wenn wir in Zukunft vielleicht mit dreihundert Cores arbeiten, ist ein gewaltiger Datenaustausch zwischen ihnen nötig. Diese Datenmengen optisch statt elektronisch zu übermitteln, hätte große Vorteile", sagt Müller.

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Detektor für lange Lichtwellen

Nicht nur in der Computertechnik soll künftig Graphen eingesetzt werden: Aufgrund der speziellen elektronischen Struktur eignet sich das Material auch zum Detektieren langwelliger Strahlung - das könnte für Molekülspektroskopie nützlich sein, weil genau diese langwellige Strahlung eng mit Vibrationen oder Rotationen in Molekülen in Verbindung steht. Auch im Bereich der Medizintechnik soll Graphen neue Möglichkeiten eröffnen.

Eine Milliarde Euro für zehn Jahre

Längst hat auch die Industrie die Chancen dieses Materials erkannt. Zu den Projektpartnern zählen daher neben Universitäten auch industrielle Forschungseinrichtungen - in Österreich etwa der Batteriehersteller VARTA. An der TU Wien forschen außer Thomas Müller auch andere Gruppen an Graphen: Etwa Prof. Burgdörfer (Theoretische Physik), Prof. Ernst Kozeschnig (Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie) oder die Computer-Materialwissenschafts-Gruppe am Institut für Angewandte Physik. Insgesamt werden 126 akademische und private Forschungsgruppen aus 17 europäischen Staaten von Anfang an am EU-Projekt beteiligt sein, später werden noch weitere dazu stoßen. Das EU-Flaggschiff-Projekt hat eine Gesamtlaufzeit von zehn Jahren. Koordiniert wird es von der Technischen Universität Chalmers in Göteborg, Schweden.

Im Strategic Advisory Council des Projektes sitzen gleich vier europäische Nobelpreisträger: Neben den "Graphen-Erfindern" Andre Geim und Kostya Novoselov ist auch Albert Fert mit dabei. Er bekam den Nobelpreis für den Giant Magnetoresistance-Effekt, der unsere Computerfestplatten möglich macht. Auch Klaus von Klitzing unterstützt das Projekt - er erhielt seinen Nobelpreis für den Quanten-Hall-Effekt, der auch in Graphen gemessen wurde. Europa darf also auf eine bemerkenswerte Tradition in der Verbindung von Quantentheorie und technologischer Anwendung zurückblicken, das Flaggschiff-Projekt knüpft daran an.

Mehr zur Graphen-Forschung an der TU Wien:

Neues Material für schnellere Elektronik http://www.tuwien.ac.at/aktuelles/news_detail/article/7070/

Rückfragehinweis:
Dr. Thomas Müller
Institut für Photonik
Technische Universität Wien
Gusshausstraße 27-29
Tel: +43-1-58801-38739
thomas.mueller@tuwien.ac.at

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