Våtkemiskt producerade nanokristaller blir mer och mer kraftfulla. De används redan i bakgrundsbelysningen av den senaste generationen av platta skärmar. I framtiden kommer de att användas allt mer som aktiva element, som ger högre färgglans. De används också inom andra tillämpningsområden, t.ex., för medicinsk diagnos och behandling. Nu har en forskargrupp kring Dr. Christian Klinke från University of Hamburg lyckats underbygga elektroniska spinneffekter i sådana nanoplateletter. På det här sättet, mer kostnadseffektiva och kraftfullare transistorer och datorchips med lägre strömförbrukning är tänkbara i framtiden. De tvådimensionella materialen är också fördelaktiga eftersom de kan tillverkas billigt och i stor skala i ett kemiskt laboratorium och ändå är av högsta kvalitet, som visas nu.
Gruppen kring Dr Christian Klinke fokuserar på syntes och karakterisering av tvådimensionella halvledarnanokrystaller. Nanoplateletterna är justerbara i sin struktur, men också i deras optiska och elektriska egenskaper (genom kvantmekaniska effekter). Detta gör dem intressanta för användning i solceller och datorkretsar.
I motsats till klassiska enheter som fungerar baserat på elektronrörelsen, spintronic -komponenter fungerar baserat på elektronernas rotationsorientering. När ljus passerar genom speciella optiska element, det kan bli cirkulärt polariserat, i. e. ljuset får ett vridmoment. Genom belysning med cirkulärt polariserat ljus, det är möjligt att rikta in elektriska laddningar med avseende på deras centrifugering (vridmoment) i halvledarmaterial och omvandla dem till en elektrisk ström utan att applicera en spänning. Undersökningar av den genererade strömmen ger information om kristallens spinberoende egenskaper.
Forskarna har nu lyckats demonstrera denna så kallade Rashba-effekt i tvådimensionella blysulfid-nanoplateleter. Det är särskilt intressant eftersom denna effekt normalt inte observeras på grund av nanoplatelets höga kristallsymmetri. Endast genom påverkan av ett effektivt elektriskt fält bryts symmetrin och en ström kan mätas. Genom att variera skikttjockleken på nanoplateletterna, ljusets karaktär, och intensiteten hos de elektriska fälten, effekten kan kontrolleras. Detta gör att villkoren kan anpassas specifikt till de riktade applikationerna, vilket möjliggör extern manipulering av elektronspinnet. De experimentella observationerna stöddes med simuleringar av materialens elektroniska struktur av gruppen av prof. Carmen Herrmann vid universitetet i Hamburg.
"Fynden är särskilt värdefulla eftersom det för första gången visades att grundeffekter av elektrisk spinntransport också är möjliga i våtkemiskt genererade nanomaterial, "säger Christian Klinke." Detta väcker hopp om att även andra intressanta fenomen kan observeras i dessa material, vilket kommer att bidra till att förbättra vår förståelse av deras egenskaper. "Dessa nya insikter, som beskrivs i detalj i tidskriften Naturkommunikation , göra ett avgörande bidrag till vår kunskap om opto-elektroniska egenskaper hos skräddarsydda nanostrukturer. De fungerar som en grund för den fortsatta undersökningen av användbara tvådimensionella system och deras tillämpning inom regenererande energier, informationsteknologi, och katalys.
Nanoteknik är en nyckelteknologi under 2000 -talet. Material med en storlek på bara några nanometer (en miljonedel av en millimeter) har särskild optisk, magnetisk, elektriska och fotoelektriska egenskaper. De kan användas i effektiva ljusemitterande dioder, solceller, nya sensorer, fotodetektorer, flexibla transistorer, och effektiva datorchips samt inom biologiska och medicinska områden. Förståelsen för de opto-elektriska egenskaperna hos nanostrukturer och deras exakta kontroll tillåter användning i halvledarelektronik vid gränssnittet till optiska och elektromagnetiska system, vilket kan leda till nya högpresterande och energibesparande processorer.
