Stockholm, 5. Oktober 2010, 11:45 Uhr:
Der Physik-Nobelpreis 2010 geht an: Andre Geim und Konstantin Novoselov für ihre Entdeckungen zum Material Graphen.
Der russisch-niederländische Physiker Andre Geim (*1958 in Sotschi, Krasnodar, Russland ), heute Direktor am Manchester Centre for Meso-science & Nanotechnology, und der russisch-britische Physiker Konstantin Novoselov (*1974 in Nischni-Tagil, Ural, Russland) sind Physikprofessoren an der Universität Manchester. Es gelang den Wissenschaftlern im Jahr 2004 erstmals die Herstellung zweidimensionaler Kristalle der Kohlenstoffmodifikation Graphen.
Exkurs: Andre Geim ist nun übrigens der erste Wissenschaftler, der sowohl mit einem Nobelpreis als auch mit einem Ig-Nobelpreis geehrt wurde, letzteren bekam Geim vor 10 Jahren. Die „Würdigung“ mit einem Ig-Nobelpreis ist durchaus ironisch zu verstehen (vgl. dazu auch Ig-Nobelpreise 2010), Geim erhielt diesen Preis 2000 für seine Versuche mit schwebenden Fröschen (vgl. Geims Publikation, pdf) in starken diamagnetischen Feldern (Video: im Magnetfeld schwebender Frosch auf youtube).
Zurück zum Graphen: Nachfolgende Abbildung zeigt, dass man sich das Graphen als sehr flachen Teppich aus hexagonalen, d.h. sechseckigen, Waben in der Art von Bienenwaben vorstellen kann, wobei an den Ecken der Sechsecke jeweils ein Kohlenstoffatom sitzt.
Das Strukturmuster im zweidimensionalen Graphen entspricht einem Bienenwabenmuster
Mehrere, etwas versetzt übereinander gelegte Graphen-Schichten würden übrigens das bekannte Graphit bilden, eine dreidimensionale und sehr stabile Kohlenstoffmodifikation. Genau wegen dieser geschichteten Struktur kann Graphit verschmieren, weswegen Graphit tatsächlich als Schmiermittel und auch im Bleistift eingesetzt wird.
Hintergrund: Kristalle sind in der Regel dreidimensional aufgebaut (aus sich wiederholenden Einheiten in allen Raumrichtungen). Graphen liegt in ebenen (zweidimensionalen) Schichten vor, worin die Kohlenstoffatome flächenschließend verknüpfte Hexagone gleich einem Bienenwabenmuster bilden. Jedes Kohlenstoffatom ist im Graphen sp2 – hybridisiert, d.h. immer im gleichen Abstand trigonal-planar von drei weiteren Kohlenstoffatomen umgeben. Zweidimensionale Kristalle bieten außerordentliche, neuartige technische Möglichkeiten.
Die in zwei Dimensionen nahezu perfekt ausgerichteten Kristalle des Graphens sind auch als wissenschaftliche Sensation zu betrachten, weil diese realen Kristalle nur eine Stärke („Dicke“) in der Abmessung eines Kohlenstoffatoms haben. In diesen atomaren Größenordnungen spielen quantenmechanische Effekte eine ausgeprägte Rolle. Graphen ist somit ein quasi makroskopisch-quantenmechanisches Objekt, das zukünftig noch interessante Anwendungen bieten dürfte, möglicherweise auch in der Informationsübertragung unter dem Stichwort „Quantencomputer“. Darüber hinaus ist die elektrische Leitfähigkeit des Graphens von großem anwendungsbezogenem Interesse, etwa für weiterentwickelte Touch-Screens.
Weitere Infos Weblink: (mit Bildern):
http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2010/ (Seite der Nobelstiftung)