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Indiumoxid auf einer Graphen-Unterlage © TU Wien
Indiumoxid auf einer Graphen-Unterlage © TU Wien

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Wie der Belag auf eine "Graphen-Pizza" kommt

08.07.2020

Die Kohlenstoff-Form Graphen gilt als "Wundermaterial". Um sein volles Potenzial auszuschöpfen, wird es mit anderen Materialien kombiniert - so wie erst der Belag einem Pizzaboden zum vollendeten Geschmack verhilft. Wiener Forscher haben nun erstmals beobachtet, wie das Material Indiumoxid auf Graphen aufwächst, also wie der Belag auf eine "Graphen-Pizza" gelangt.

Graphen besteht aus einer einzigen Schicht wabenförmig angeordneter Kohlenstoffatome. Das Material verfügt über außergewöhnliche elektronische, thermische, mechanische und optische Eigenschaften. Für viele Anwendungen muss das Graphen allerdings mit anderen Materialien kombiniert werden. Dabei ändern sich aber auch seine Eigenschaften drastisch.

"Wie bei einer Pizza, kommt es in der Graphentechnologie nicht nur auf den Graphen-Pizzaboden, sondern auch auf dessen Belag an", erklärte Bernhard Bayer vom Institut für Materialchemie der Technischen Universität (TU) Wien in einer Aussendung. Wie dieser Belag aufs Graphen aufgebracht werde, sei entscheidend.

Beobachtung im Elektronenmikroskop

Gemeinsam mit Kollegen der Fakultät für Physik der Universität Wien konnten die Wissenschafter im Elektronenmikroskop beobachten, wie Indiumoxid Schritt für Schritt auf Graphen aufwächst, berichten sie im Fachjournal "Advanced Functional Materials". Dabei lässt man die Indium- und Sauerstoffatome im gasförmigen Zustand auf dem Graphen kondensieren.

Drastisch beeinflusst wird dabei das Ergebnis u.a. von Hintergrunddruck, Temperatur oder der Geschwindigkeit, mit der die Atome aufgebracht werden. "Daher ist es wichtig, ein grundlegendes Verständnis zu entwickeln, welche chemischen und physikalischen Vorgänge dabei genau ablaufen", so Bayer. Dabei hilft die Beobachtung des Prozesses.

Die Wissenschafter haben etwa gesehen, dass sich das Indiumoxid auf dem Graphen je nach Hintergrunddruck entweder willkürlich anordnet oder wie ein Legostein auf dem anderen einrasten. Dieser Unterschied in der Anordnung kann einen großen Einfluss auf die Eigenschaften der kombinierten Materialien haben. Die Forscher hoffen, die neuen Erkenntnisse dazu zu nutzen, um künftig die Kombination von Graphen mit anderen Materialien planbarer und kontrollierbarer für die jeweiligen Anwendungsanforderungen zu machen.

Service: https://doi.org/10.1002/adfm.202003300

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