Seit Jahrzehnten versuchen Wissenschaftler:innen, eine neue Form von Kohlenstoff namens Graphin zu synthetisieren – mit begrenztem Erfolg. Nun ist auf diesem Gebiet ein echter Durchbruch gelungen. Nun waren Wissenschaftler:innen der Colorado Boulder-Universität bei der die Synthese nach langem Bemühen erfolgreich. Graphin, ein Verwandter des Graphen, gilt als echtes Wundermaterial.
Graphin ist seit langem für Wissenschaftler:innen wegen seiner Ähnlichkeiten mit dem “Wundermaterial” Graphen von Interesse – einer anderen Form von Kohlenstoff, die von der Industrie hochgeschätzt wird, deren Forschung 2010 sogar mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet wurde. Graphen konnte aber nur sehr langsam in den Alltag einsickern, wie berichtet passiert das aber nun zunehmend – zum Beispiel als Baustoff für Akkus oder wichtiger Baustein zur effektiven Wasserentsalzung.
Graphin, ebenso wie Graphen, ist stabil und gleichzeitig biegsam. Das ist möglich durch eine Wechselwirkung zwischen den Atomen. Ihre elektrischen Felder überlagern sich in einer Art, dass den Kohlenstoffatomen der Eindruck entsteht, sie wären masselos und würden sich nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegen. Dieses Verhalten der Elektronen sorgt auch dafür, dass Graphen Strom über eineinhalbmal besser leitet als Kupfer und so zum Beispiel ein Bauteil von schnell aufladbaren Energiespeichern sein kann. Das Material kann aber nicht nur in der konventionellen Elektronik, sondern auch in der Spintronik zum Einsatz kommen, wo der Eigendrehimpuls der Teilchen entscheidend ist.
Trotz jahrzehntelanger Arbeit sind bisher jedoch nur wenige Fragmente entstanden. Dieses neue Forschungsresultat, das im Fachmagazin „Nature Synthesis“ angekündigt wurde, schließt eine langjährige Lücke in der Kohlenstoffmaterialwissenschaft und eröffnet möglicherweise brandneue Möglichkeiten für Elektronik, Optik und halbleitende Materialforschung.
Unter Verwendung eines Prozesses namens Alkinmetathese – einer organischen Reaktion, die die Umverteilung oder das Schneiden und Reformieren von chemischen Alkinbindungen (eine Art von Kohlenwasserstoff mit mindestens einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachkovalentenbindung) beinhaltet – sowie Thermodynamik und kinetische Kontrolle konnte die Gruppe erfolgreich das erzeugen, was noch nie zuvor geschaffen worden war: Ein Material, das mit der Leitfähigkeit von Graphen konkurrieren konnte, aber mit Kontrolle. Während das Material erfolgreich erstellt wurde, möchte das Team noch die Details untersuchen, einschließlich der Frage, wie das Material in großem Maßstab erstellt wird und wie es manipuliert werden kann.
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