Nanotechnology Now – Pressemitteilung: Erste direkte Abbildung kleiner Edelgascluster bei Raumtemperatur: Neue Möglichkeiten in der Quantentechnologie und der Physik der kondensierten Materie durch zwischen Graphenschichten eingeschlossene Edelgasatome

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Xenon-Nanocluster zwischen zwei Graphenschichten mit Größen zwischen zwei und zehn Atomen.

KREDIT
Manuel Längele

Xenon nanoclusters between two graphene layers, with sizes between two and ten atoms.

CREDIT
Manuel Längele

Abstract:
Wissenschaftlern ist es erstmals gelungen, kleine Cluster von Edelgasatomen bei Raumtemperatur zu stabilisieren und direkt abzubilden. Dieser Erfolg eröffnet spannende Möglichkeiten für die Grundlagenforschung in der Physik der kondensierten Materie und Anwendungen in der Quanteninformationstechnologie. Der Schlüssel zu diesem Durchbruch, der Wissenschaftlern der Universität Wien in Zusammenarbeit mit Kollegen der Universität Helsinki gelang, war der Einschluss von Edelgasatomen zwischen zwei Graphenschichten. Diese Methode überwindet die Schwierigkeit, dass Edelgase unter experimentellen Bedingungen bei Umgebungstemperaturen keine stabilen Strukturen bilden. Details zur Methode und die ersten elektronenmikroskopischen Bilder von Edelgasstrukturen (Krypton und Xenon) wurden jetzt in Nature Materials veröffentlicht.

Erste direkte Abbildung kleiner Edelgascluster bei Raumtemperatur: Neue Möglichkeiten in der Quantentechnologie und der Physik der kondensierten Materie, die durch zwischen Graphenschichten eingeschlossene Edelgasatome eröffnet werden

Wien, Österreich | Gepostet am 12. Januar 2024

Eine edle Falle

Jani Kotakoskis Gruppe an der Universität Wien untersuchte den Einsatz von Ionenbestrahlung zur Veränderung der Eigenschaften von Graphen und anderen zweidimensionalen Materialien, als ihnen etwas Ungewöhnliches auffiel: Wenn Edelgase zur Bestrahlung verwendet werden, können diese zwischen zwei Graphenschichten eingeschlossen werden . Dies geschieht, wenn Edelgasionen schnell genug sind, um die erste, aber nicht die zweite Graphenschicht zu passieren. Sobald die Edelgase zwischen den Schichten eingeschlossen sind, können sie sich frei bewegen. Dies liegt daran, dass sie keine chemischen Bindungen eingehen. Um jedoch die Edelgasatome unterzubringen, biegt sich das Graphen und bildet winzige Taschen. Hier können zwei oder mehr Edelgasatome aufeinandertreffen und regelmäßige, dicht gepackte, zweidimensionale Edelgas-Nanocluster bilden.

Spaß mit dem Mikroskop

„Wir haben Rastertransmissionselektronenmikroskopie verwendet, um diese Cluster zu beobachten, und sie sind wirklich faszinierend und es macht viel Spaß, sie zu beobachten.“ Sie drehen, springen, wachsen und schrumpfen, während wir sie uns vorstellen“, sagt Manuel Längle, Hauptautor der Studie. „Der schwierigste Teil der Arbeit war es, die Atome zwischen die Schichten zu bringen. Nachdem wir dies nun erreicht haben, verfügen wir über ein einfaches System zur Untersuchung grundlegender Prozesse im Zusammenhang mit materiellem Wachstum und Verhalten“, fügt er hinzu. Zur künftigen Arbeit der Gruppe sagt Jani Kotakoski: „Die nächsten Schritte bestehen darin, die Eigenschaften von Clustern mit verschiedenen Edelgasen und ihr Verhalten bei niedrigen und hohen Temperaturen zu untersuchen.“ Durch den Einsatz von Edelgasen in Lichtquellen und Lasern könnten diese neuen Strukturen künftig Anwendungen beispielsweise in der Quanteninformationstechnologie ermöglichen.“

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Kontakte:
Pressekontakt

Alexandra Frey
Universität Wien
Büro: 01-4277
Expertenkontakt

Manuel Längle, MSc
Universität Wien
Office: +43-1-4277-728 37

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