HELMHOLTZ extrem

Die kleinsten Dünen

<b>Angriff aus dem All?</b> Die Ionenquelle sieht in der grafischen Darstellung einem UFO ähnlich. Mit ihrem Ionenstrahl erzeugen Forscher selbstorganisierte Nanostrukturen. Bild: SIMIT, Chinesische Akademie der Wissenschaften

Es ist wie eine Szene aus einem Science-Fiction- Film: Ein UFO feuert zerstörerische Strahlen ab und reißt tiefe Krater in die Landschaft. Nach dem Beschuss ist die Welt eine andere, sie besteht aus wohlgeordneten langen Dünen.

In diesem Fall liegen Science-Fiction und Wissenschaft ziemlich nah beieinander. Nur dass den Forschern vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) natürlich kein UFO zur Verfügung stand, sondern eine kompakte Ionenquelle, aus der elektrisch geladene Teilchen – die Ionen – sprudelten.

Die Forscher wollten herausfinden, was passiert, wenn man die Ionen auf Galliumarsenid schießt – ein Halbleitermaterial, aus dem zum Beispiel Leuchtdioden, kurz LEDs, hergestellt werden. Bei Zimmertemperatur zerstörten die Ionen die Kristallstruktur des Materials. Um das zu verhindern, erhitzten es die Forscher auf 400 Grad. So lösten sich Arsen-Atome ab und die verbliebenen Gallium-Atome organisierten sich spontan zu langen Reihen – oder bildlich gesprochen zu Nano-Dünen. All das lief im unvorstellbar kleinen Bereich von 30 Nanometern ab, wobei ein Nanometer ein Millionstel eines Millimeters ist.

Mit diesem Versuch haben die Physiker ein neues Kapitel zur Herstellung von Nanostrukturen aufgeschlagen. Solche Oberflächen spielen beim Bau von mikroelektronischen Schaltkreisen und Transistoren eine wichtige Rolle. „Durch die spontane Selbstorganisation können Nanostrukturen viel schneller als bisher erzeugt werden“, sagt HZDR-Forscher Stefan Facsko. Eine konkrete Anwendung für das neue Verfahren hat er bereits im Sinn: die Herstellung optischer Gitter für ultraviolette Lichtquellen. Diese Gitter filtern aus dem Lichtspektrum den Wellenlängenbereich heraus, den Forscher zum Beispiel für kunsthistorische Untersuchungen von Gemälden brauchen.

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05.11.2015 , Silvia Zerbe
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