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FAZ Plus Artikel 2D-Materialien : Konkurrenz für das Wundermaterial?

Mikroskopische Aufnahme von kristallinen Nanobändern aus schwarzem Phosphor. Die Dicke der Bänder variiert zwischen einer (links) und fünf Atomlagen (rechts). Bild: Oliver Payton

Graphen gilt als das perfekte 2D-Material. Seine Eigenschaften sind unschlagbar. Doch filigrane Nanobänder aus Phosphor könnten den dünnen Kohlenstoff-Schichten bald den Rang ablaufen.

          Als Andre Geim und Konstantin Novoselov vor 15 Jahren an der Universität in Manchester erstmals eine hauchdünne Schicht Graphen herstellten, machten sie nicht nur eine bahnbrechende Entdeckung, sie läuteten auch eine neue Ära in der Materialforschung ein. Denn sie hielten den ersten Werkstoff in den Händen, dessen Atome ein zweidimensionales perfektes kristallines Gitter aufspannten. Obwohl nur aus Kohlenstoffatomen aufgebaut, zeigten schon die ersten Graphenproben ungewöhnliche physikalische Eigenschaften, wie man sie bis dato von keinem anderen Material her kannte. Graphen erwies sich  fester als Stahl, so biegsam wie Gummi und so transparent wie Glas. Es kann Wärme und elektrischen Strom besser leiten als ein Kupferdraht.

          Manfred Lindinger

          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Das „Wundermaterial“ schien für zahlreiche Hightech-Anwendungen wie geschaffen. Schnell wurden auch andere Elemente – darunter Silizium, Germanium und Bor – und zahlreiche Halbleiter-Verbindungen identifiziert, aus denen sich ebenfalls dünne Schichten produzieren ließen. Diese haben sich aber zum Teil als weniger stabil oder als schwerer handhabbar erwiesen als Graphen. Zudem können sie nicht mit dessen Eigenschaften konkurrieren. Bessere Chancen werden zweidimensionalem schwarzem Phosphor zugetraut. Insbesondere in Gestalt dünner Bänder soll das Element der fünften Hauptgruppe elektrische, thermische und optische Eigenschaften aufweisen, die jene von Graphen übertreffen. Zudem werden exotische magnetische Effekte vorausgesagt, die unter anderem für den Bau von Quantencomputern von Nutzen sein könnten.

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