Wissenschaftler entschlüsseln atomare Mängel für Fortschritte in Nanotechnologie und Quantenforschung

BerlinForscher der NYU Tandon School of Engineering und KAIST haben eine neue Methode entwickelt, um winzige Defekte im hexagonalen Bornitrid (hBN) zu entdecken. Diese Methode könnte zu neuen Fortschritten in der Elektronik und Quantentechnologie führen. Indem sie Kohlenstoffatome aufspüren, die Boratome im hBN ersetzen, können Wissenschaftler nun erforschen, wie diese Defekte die Eigenschaften des Materials beeinflussen.

Wichtige Punkte dieser Forschung werden hervorgehoben.

Forscher haben elektronische „Geräusche“ genutzt, um Defekte in hBN zu identifizieren. Diese Methode ähnelt dem Einsatz eines Stethoskops für zweidimensionale Materialien. Die Untersuchung trägt dazu bei, das Verständnis von Quanteneffekten in Nanomaterialien zu verbessern.

Die Methode befasst sich mit der Identifizierung von zufälligen Telegraphiesignalen (RTS), die kleine Änderungen im elektrischen Strom darstellen, verursacht durch Elektronen, die mit Defekten interagieren. Mithilfe von Elektrizität wird auf diese Weise die Untersuchung von atomaren Strukturen ermöglicht.

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Die Entdeckung hat vielseitige Anwendungen, die über das bloße Finden von Defekten hinausgehen. Hexagonales Bornitrid ist ein ausgezeichneter Isolator und äußerst dünn, was es für neue Elektroniktypen nützlich macht. Durch die Untersuchung und möglicherweise die Steuerung dieser atomaren Defekte könnten Forscher nicht nur Schäden verhindern, sondern diese Unregelmäßigkeiten auch gezielt für bestimmte Quantenanwendungen nutzen.

Diese Methode kann sowohl herkömmliche Elektronik als auch Quantentechnologie verbessern. Sie ermöglicht ein besseres Verständnis winziger Materialdefekte, was für Einzelphotonenemitter und Materialien der Quantencomputing von Nutzen ist. Diese Verbesserungen könnten dazu beitragen, sichere Kommunikationssysteme oder Quanten-Sensoren zu entwickeln, bei denen Präzision auf atomarer Ebene sehr entscheidend ist.

NYU und KAIST kooperieren bei einer internationalen Forschungsinitiative, um ihre wissenschaftlichen Erkenntnisse zu vertiefen. Sie kombinieren Computersimulationen mit experimentellen Daten und haben herausgefunden, dass Kohlenstoffatome die Hauptdefekte in der hBN-Struktur darstellen. Dieses Wissen ermöglicht es, die Eigenschaften des Materials gezielt zu verändern, was innovative Anwendungsmöglichkeiten in der Technologie eröffnet.

Neue Forschungsergebnisse werfen Licht auf winzige Mängel in 2D-Materialien. Diese Erkenntnisse bieten Wissenschaftlern ein besseres Verständnis über die Funktionsweise solcher Materialien. Dadurch eröffnen sich neue Möglichkeiten, hBN effektiver in verschiedenen Technologiebereichen wie Elektronik und Quantencomputing einzusetzen.