Graphen-Wissenschaftler erforschen elektronische Materialien mit gekrümmten Geometrien im Nanobereich

In einem kürzlich veröffentlichten Artikel in Natur-Elektronikuntersuchte eine internationale Forschungsgruppe aus Italien, Deutschland, Großbritannien und China wichtige Entwicklungsrichtungen im Bereich elektronischer Materialien mit gekrümmten Geometrien im Nanobereich. Von mikroelektronischen Geräten mit verbesserter Funktionalität bis hin zu großflächigen Nanomembranen, die aus Netzwerken elektronischer Sensoren bestehen, die eine verbesserte Leistung bieten können.

Die Wissenschaftler argumentieren, dass aufregende Entwicklungen, die durch die Krümmung im Nanomaßstab hervorgerufen werden, es ihnen ermöglichen, ein völlig neues Gebiet zu definieren – die gekrümmte Nanoelektronik. Das Papier untersucht detailliert den Ursprung von Krümmungseffekten im Nanomaßstab und veranschaulicht ihre potenziellen Anwendungen in innovativen elektronischen, spintronischen und supraleitenden Geräten.

Auch gekrümmte Festkörperstrukturen bieten viele Anwendungsmöglichkeiten. Auf mikroskopischer Ebene führen Formdeformationen in elektronischen Nanokanälen zu komplexen dreidimensionalen Spintexturen mit einem unbegrenzten Potenzial für neue Konzepte in der Spin-Orbitronik, die zur Entwicklung energieeffizienter elektronischer Geräte beitragen werden.

Krümmungseffekte können auch in einem halbmetallischen Nanodraht die Erzeugung topologischer isolierender Phasen fördern, die in Nanogeräten genutzt werden können, die für Quantentechnologien wie die Quantenmetrologie relevant sind. Im Fall von Magnetismus schmiedet die krummlinige Geometrie direkt den magnetischen Austausch, indem sie eine effektive magnetische Anisotropie erzeugt, wodurch ein hohes Potenzial für die Gestaltung von Magnetismus nach Bedarf vorweggenommen wird.

Dr. Ivan Vera-Marun vom National Graphene Institute an der University of Manchester kommentierte: „Die Krümmung im Nanomaßstab und die damit verbundene Dehnung führen zu bemerkenswerten Effekten bei Graphen und 2D-Materialien Das Potenzial, diese Architekturen nach ihrer Herstellung beliebig umzuformen, hat erste experimentelle Erkenntnisse darüber ermöglicht, wie die Elektronik der nächsten Generation konform und somit in lebende Materie integrierbar sein kann.

Das Papier beschreibt auch die Methoden, die zur Synthese und Charakterisierung krummliniger Nanostrukturen erforderlich sind, einschließlich komplexer 3D-Nanoarchitekturen wie Halbleiter-Nanomembranen und aufgerollter Sandwiches aus 2D-Materialien, und hebt Schlüsselbereiche für die zukünftigen Entwicklungen der gekrümmten Nanoelektronik hervor.