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Gitterschwingungen in Graphen, angeregt durch eine Wellenfront © Ryosuke Senga, AIST
Gitterschwingungen in Graphen, angeregt durch eine Wellenfront © Ryosuke Senga, AIST

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Wiener Forscher fanden neue Methode zur Untersuchung von Graphen

13.08.2019

Mit Hilfe einer neuen Messmethode, die Forscher aus Wien, Japan und Italien entwickelt haben, lassen sich kleinste Schwingungen in neuartigen Materialen analysieren. Die Wissenschafter haben ihren Ansatz an den vielfach als "Wundermaterial" bezeichneten Graphen demonstriert. Dessen vielversprechende Eigenschaften - etwa beim Leiten elektrischen Stromes - könnten damit nun besser verstanden werden.

So wie man eine Lichtwelle auch als Teilchen (Photon) beschreiben kann, ist das auch mit mechanischen Schwingungen von Atomen möglich. Diese "Teilchen" werden dann als "Phonon" bezeichnet. Die gemeinschaftlich schwingenden Strukturen bestimmen entscheidend mit, welche Eigenschaften Materialien, wie das nur aus einer Atomlage Kohlenstoff bestehende Graphen an den Tag legen.

Um Graphen jedoch für neuartige optische- oder Nano-Bauteile und in der Quantentechnologie verstärkt einsetzen zu können, müsse man auch diese Phonone kartieren und optimieren. Das war bisher aber nur eingeschränkt möglich, wie es in einer Aussendung der Universität Wien heißt.

Schwingungen in Materialien messen

Ihr Verfahren, mit dem das möglich ist, stellen die Wissenschafter von der Uni Wien, dem Forschungsinstitut AIST Tsukuba und der Firma JEOL (beide Japan) und der Universität La Sapienza in Rom nun im Fachjournal "Nature" vor. Mit einer geschickten Kombination aus hochauflösender Mikroskopie und Spektroskopie werde es möglich, alle Schwingungen auf atomarer Ebene ähnlich einem Fingerabdruck des Materials zu erfassen.

Das Team nennt seine Innovation, mit der es auch möglich sei, die Phonenstruktur an Ecken, Kanten oder Defekten im Material aufzuspüren, "large-q-mapping". Thomas Pichler von der Fakultät für Physik der Uni Wien gibt sich überzeugt davon, dass die "neue Methode die weitreichende Forschung in der Materialwissenschaft vorantreiben" wird.

Service: https://www.nature.com/articles/s41586-019-1477-8

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