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Der Quanten-Strom im Graphen#

Wenn der Strom in Portionen fließt: Berechnungen der TU Wien liefern Erkenntnisse über die Quanten-Eigenschaften des Kohlenstoff-Materials Graphen.#

Florian Libisch
Florian Libisch
Foto: TU Wien

Dass Graphen ganz bemerkenswerte Eigenschaften hat, ist bekannt. Bereits 2010 wurde der Nobelpreis für die Entdeckung dieses ganz besonderen Materials vergeben, das aus einer Schicht wabenförmig angeordneter Kohlenstoffatome besteht. Doch je weiter die Graphen-Forschung fortschreitet, umso mehr bemerkenswerte Effekte kann man dem Material entlocken. Nun gelang es einem internationalen Forschungsteam mit Beteiligung der TU Wien, das Verhalten der Elektronen zu erklären, die sich durch enge Stellen in einer Graphen-Schicht bewegen. Die Ergebnisse wurden nun im Fachjournal „Nature Communications“ veröffentlicht.

Das Elektron ist eine Welle „Wenn Strom durch Graphen fließt, dann sollte man sich die Elektronen nicht vorstellen wie kleine Kugeln, die durch das Material rollen“, sagt Florian Libisch vom Institut für Theoretische Physik der TU Wien, der den theoretischen Teil des Projektes leitete. Die Elektronen schwappen als langgestreckte Wellenfront durch das Material, die Wellenlänge des Elektrons kann hundertfach größer sein als der Abstand zwischen den Kohlenstoffatomen. „Das Elektron sitzt nicht auf einem bestimmten Kohlenstoffatom, es befindet sich gewissermaßen überall gleichzeitig“, erklärt Libisch.