Labo Online - Analytic, Labortechnik, Life Sciences
Home> Labortechnik> Physikalische Messtechnik>

Physiker entwickeln Methode zur effizienten Signalübertragung aus Nanobauteilen

Terahertz-KalorimetrieWie sich Wasser in der Umgebung von gelösten Molekülen verhält

Hat Idee des Terahertz-Kalorimeters realisiert: Martina Havenith

Chemikerinnen und Chemiker der Ruhr-Universität Bochum haben eine neue Methode entwickelt, mit der sie Veränderungen in der Energie und Struktur von Wassermolekülen in der Umgebung gelöster Moleküle erfassen können. 

…mehr

Effiziente Signalübertragung aus NanobauteilenPhysiker entwickeln neue Methode

Physiker haben eine innovative Methode entwickelt, die den effizienten Einsatz von Nanobauteilen in elektronische Schaltkreisen ermöglichen könnte. Sie entwickelten dazu eine Anordnung, bei der ein Nanobauteil mit zwei elektrischen Leitern verbunden ist. Diese bewirken eine hocheffiziente Auskopplung des elektrischen Signals.

sep
sep
sep
sep
Kohlenstoff-Nanoröhrchen

Elektronische Bauteile werden immer kleiner. In Forschungslabors werden bereits Bauelemente von wenigen Nanometern hergestellt, was ungefähr der Größe von zehn Atomen entspricht. Dank der Miniaturisierung lassen sich zahlreiche elektronische Komponenten auf kleinstem Raum unterbringen, womit sich die Leistungsfähigkeit der Elektronik in Zukunft weiter steigern lassen wird.

Wissenschaftlerteams untersuchen weltweit, wie sich solche Nanobauteile mithilfe von Kohlenstoff-Nanoröhrchen herstellen lassen. Diese Röhrchen besitzen einzigartige Eigenschaften – sie leiten hervorragend Wärme, können mit hohen Stromstärken belastet werden und eignen sich als Leiter oder Halbleiter. Allerdings ist die Signalübertragung zwischen einem Kohlenstoff-Nanoröhrchen und einem sehr viel größeren elektrischen Leiter noch immer problematisch, da große Teile des elektrischen Signals durch die sogenannte Reflexion verlorengehen. Dabei wird ein Teil des Signals zurückgeworfen.

Anzeige

Antireflex erhöht die Effizienz
Ein ähnliches Problem stellt sich bei Lichtquellen in einem Glasobjekt. Da sehr viel Licht von den Wänden reflektiert wird, dringt nur ein kleiner Teil des Lichts nach außen. Dagegen kann eine Antireflexbeschichtung an den Wänden dienen.

Ganz analog sind die Basler Wissenschaftler um Prof. Christian Schönenberger nun in der Nanoelektronik vorgegangen. Sie entwickelten eine Antireflexeinheit für elektrische Signale, um die Reflexion, die beim Übergang von Nanobauteilen in größere Schaltkreise stattfindet, zu reduzieren. Dazu schufen sie eine spezielle Anordnung von elektrischen Leitern bestimmter Länge, die mit einem Kohlenstoff-Nanoröhrchen gekoppelt sind. Die Forscher konnten somit ein hochfrequentes Signal aus dem Nanobauteil effizient auszukoppeln.

Unterschiedliche Scheinwiderstände sind das Problem
Die Kopplung von Nanostrukturen mit wesentlich größeren Leitern gestaltet sich schwierig, da sie sehr unterschiedliche Scheinwiderstände, sogenannte Impedanzen, aufweisen. Je größer der Unterschied der Impedanzen zwischen zwei leitenden Strukturen ist, desto größer ist der Verlust beim Übergang. Zwischen Nanobauteilen und makroskopischen Leitern ist der Unterschied so groß, dass ohne Gegenmaßnahmen kein Signal übertragen wird. Die Antireflexeinheit vermindert diesen Effekt und passt die Scheinwiderstände einander an, was zu einer effizienten Kopplung führt. Damit sind die Wissenschaftler dem Ziel, Nanobauteile zur Signalübertragung in elektronischen Bauelementen zu gebrauchen, einen entscheidenden Schritt näher gekommen.

Orginalbeitrag:
V. Ranjan, G. Puebla-Hellmann, M. Jung, T. Hasler, A. Nunnenkamp, M. Muoth, C. Hierold, A. Wallraff & C. Schönenberger: Clean carbon nanotubes coupled to superconducting impedance-matching circuits. Nature Communications (2015), DOI: 10.1038/ncomms8165.

Weitere Auskünfte:
Prof. Dr. Christian Schönenberger
Universität Basel, Departement Physik/Swiss Nanoscience Institute
E-Mail: christian.schoenenberger@unibas.ch

Anzeige
Diesen Artikel …
sep
sep
sep
sep
sep

Weitere Beiträge zum Thema

Molekulares Origami: Kohlenstoffnanoröhrchen nach Maß

Molekulares OrigamiKohlenstoffnanoröhrchen nach Maß

Künftig lassen sich Kohlenstoffnanoröhrchen gezielt mit den Eigenschaften ausstatten, die sie etwa für elektronische Anwendungen brauchen. Forscher der Empa und des Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung ist es erstmals gelungen, einwandige Kohlenstoffnanoröhrchen mit einer einzigen, vorbestimmten Struktur zu züchten.

…mehr
IVAM e.V. Fachverband für Mikrotechnik

IVAM Fachverband für MikrotechnikAuswirkungen des Brexit auf die Mikrotechnikbranche

Vertreter der Mikrotechnikbranche in Deutschland rechnen nicht damit, dass der Brexit spürbare Auswirkungen auf ihre Branche haben wird. Zwei Drittel der Unternehmer und Forscher, die der IVAM Fachverband für Mikrotechnik im Rahmen des IVAM Executive Panel befragt hat, meinen, der Brexit werde der Mikrotechnik-Branche in Europa nicht schaden.

…mehr
Reinraumtechnik

Cleanzone 2015Nanobauteile führen zu verschärften Reinraumstandards

Die Disziplinen wachsen zusammen: Erst treffen Mechanik und Elektronik aufeinander, nun verschmelzen auch halbleiterelektronische und optische Baugruppen. 

…mehr
Moleküle

Selbstorganisierende MoleküleNanostrukturen auf Knopfdruck

Wenn man winzige Nanostrukturen herstellen will, kann man entweder genau die richtigen Bausteine aneinanderfügen oder ein Material mit Präzisionswerkzeugen zuschneiden. Viel praktischer ist es, wenn man Moleküle hat, die sich ganz von selbst zusammenbauen.

…mehr
Veranstaltung „nANO meets water VI“: Nanotechnik für die Wasser-Praxis

Veranstaltung „nANO meets water VI“Nanotechnik für die Wasser-Praxis

Welche Chancen bietet Nanotechnologie, und welche Risiken sind damit verbunden? Unter dem Titel „Nanotechnik für die Wasser-Praxis“ lädt Fraunhofer UMSICHT am 19. Februar 2015 Referentinnen und Referenten aus Forschung und Industrie zur 6. Ausgabe der Veranstaltungsreihe „nANO meets water“ nach Oberhausen ein, um über ihre neuesten Forschungsergebnisse bzw. deren Umsetzung in die Praxis zu informieren. Neben den Ausbreitungspfaden von Nanopartikeln im Wasser sowie Informationen zur Toxizität, steht als Brennpunktthema Mikroplastik im Fokus.

…mehr
Anzeige

Bildergalerien bei LABO online

Anzeige

Jetzt den LABO Newsletter abonnieren

LABO Newsletter abonnieren

Der kostenlose LABO Newsletter informiert Sie wöchentlich über neue Produkte, Lösungen, Technologietrends und Innovationen aus der Branche sowie Unternehmensnachrichten und Personalmeldungen.

Anzeige
Anzeige

Mediaberatung