Forschungsgebiete

Elektronik am Limit: Atomare Transistoren

In unserer Arbeitsgruppe ist es erstmals gelungen, elektronische Schaltelemente auf der Basis einzelner Atome zu realisieren. Durch das gezielte Umlagern eines einzigen Silber-Atoms in einem winzigen metallischen Kontakt lässt sich ein elektrischer Stromkreis kontrolliert öffnen und schließen. Solche atomaren Relais bzw. Einzelatom-Transistoren werden durch ein elektrisches Kontroll-Potential gesteuert, das an eine unabhängige dritte Elektrode, die Gate-Elektrode, angelegt wird. Die Bauelemente funktionieren reproduzierbar bei Raumtemperatur und eröffnen faszinierende Perspektiven für die Quantenelektronik und für atomare Logik-Schaltungen.

Nanoanalytik und Nanolithographie mit Rastersondenverfahren

Um erfolgreiche Forschung und Entwicklung im Bereich der Nanotechnologie zu betreiben, müssen geeignete Messmethoden entwickelt werden, die eine möglichst umfassende Charakterisierung der Eigenschaften von Nanostrukturen erlauben. Dabei gilt es, nicht nur die dreidimensionale Oberflächenstruktur mit hoher Auflösung abzubilden, sondern auch lokale Materialeigenschaften zu untersuchen sowie Materialinhomogenitäten und chemische Kontraste ortsaufgelöst zu erkennen. Konventionelle Untersuchungsverfahren stoßen dabei zunehmend an ihre Grenzen. Wir zeigen, wie mit neuartigen Verfahren chemische Reaktionen in situ und in Echtzeit induziert und verfolgt und geringste chemische Veränderungen an Werkstoffoberflächen ortsaufgelöst nachgewiesen werden können.

Funktionelle Oberflächen und biofunktionelle Nanostrukturen

Vom Lotuseffekt bei Pflanzen bis zum Verhalten von Zellen auf Oberflächen und dem Anwachsen von Implantaten spielen mikro- und nanostrukturierte Oberflächen und Grenzflächen bei biologischen Systemen eine zentrale Rolle. In unserer Arbeitsgruppe werden in enger Zusammenarbeit mit Biologen, Medizinern und Chemikern neuartige nanostrukturierte biofunktionelle Oberflächen entwickelt und insbesondere das Verhalten von biologischen Zellen auf diesen Oberflächen untersucht.

Strukturbildung und Selbstorganisation auf der Nanometer-Skala

In der Mikroelektronik besteht zunehmender Bedarf an Herstellungsverfahren für nanoskalige Leiterbahnen. Dabei spielen insbesondere bei der Chipfertigung elektrochemische Prozesse eine zentrale Rolle. Durch das hier vorgestellte Verfahren können durch Selbstorganisation elektrochemisch ausgedehnte Arrays von Nanodrähten hergestellt werden.