Bonn 2000 – scientific programme
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PV: Plenarvorträge
PV III
PV III: Plenary Talk
Tuesday, April 4, 2000, 09:45–10:30, HS X
Größenabhängige Eigenschaften und Strukturierung von Metallnanoclustern — •Günter Schmid — Institut für Anorganische Chemie, Universität Gesamthochschule Essen
Metallpartikel in der Größenordnung der Wellenlänge der Elektronen folgen nicht mehr klassischen physikalischen Gesetzen, sondern unterliegen quantenmechanischen Regeln: Die Bandstruktur des Bulk-Metalls beginnt sich in Richtung diskreter Energieniveaus zu verändern. Diese elektronische Veränderung hat dramatische Konsequenzen bezüglich der physikalischen und chemischen Eigenschaften der Teilchen. Zahlreiche Untersuchungen an wenigen Nanometer großen Metallteilchen (Clustern) zeigen eindeutig sog. Quantum-Size-Effekte, die für künftige Anwendungen in der Nanoelektronik von entscheidender Bedeutung sind. Elektronische Schalter, die mit einzelnen Elektronen arbeiten, sind damit in den Bereich des Möglichen gerückt.
Solche Single Electron Tunneling (SET) – Vorgänge sind temperaturabhängig. Je kleiner das Teilchen, umso höher kann die Arbeitstemperatur liegen. Mit ligandstabilisierten Au55-Clustern ( = 1,4 nm) konnten SET-Prozesse bei Raumtemperatur nachgewiesen werden.
Unser gegenwärtiges Interesse gilt insbesondere der drei-, zwei- und eindimensionalen Anordnung der als sog. Quantenpunkte fungierenden Cluster. Dreidimensional geordnete Au55-Cluster, die durch unterschiedlich dicke Ligandhüllen auf entsprechende Abstände gebracht werden, zeigen eine direkte Abhängigkeit der Tunnelbarriere vom Cluster-Cluster-Abstand. Von besonderem praktischen Interesse sind zweidimensional angeordnete Quantenpunkte hinsichtlich der Entwicklung neuer Chipgenerationen. Erste Erfolge bei der Herstellung zweidimensional geordneter Clusterarrangements geben Anlass zu Optimismus.