Vortrag von Prof. Dr. Bernhard Urbaszek zum Thema:

"Quantenphysik mit Bleistift und Klebestreifen: Abenteuer und Anwendungen in der Nano-Welt".

Forschung an neuen Materialien erweitert unser Verständnis der Natur und eröffnet neue Anwendungen. Die heutige Generation von Bauteilen für Optik, Elektronik und Sensorik verwendet aktive Schichten (wie z.B. Halbleiter-Transistoren in Computer-Prozessoren), die nur noch wenige Nanometer (nm) dick sind für maximale Informationsdichte pro Volumeneinheit. In diesem Größenbereich sind Konzepte aus der klassischen Physik nicht mehr anwendbar und es gelten die Gesetze der Quantenphysik. Das eröffnet völlig neue Funktionen und Optionen durch Nutzung der “exotischen” (d.h. nicht-klassischen) Eigenschaften der Quantenphysik, wie z.B. Verschränkung, Tunneln, Überlagerung, Spin und Welle-Teilchen Dualismus. In dieser Vorlesung werden wir gemeinsam die Welt atomar dünner Schichten (< 1 nm) kennenlernen, zum Beispiel von Graphen, einem Halbmetall, dass aus nur einer Schicht von Kohlenstoffatomen besteht oder MoS₂, einem Halbleiter für Optik und Elektronik. Die Bewegung von Elektronen und die Wechselwirkung mit Licht dieser 2D Systeme ist sehr verschieden vom 3D Volumenkristall. Wir können Heterostrukturen aus verschiedenen atomar dünnen Schichten sehr einfach im Labor herstellen – im Fortgeschrittenen Praktikum mit Bleistift und Klebestreifen – und wir kreieren damit Nano-Strukturen, die es so in der Natur nicht gibt und die neue Perspektiven für Grundlagenforschung und Anwendungen darstellen.