Nanostructuring

Nanostructuring refers to the design, manipulation and manufacturing of Nano structures.

  • Kalkalgen: Baumeister der Nanowelt

    Kalkalgen Baumeister der Nanowelt picture1 | Die Kalkalge Pleurochrysis carterae Aufnahme: André Scheffel u. Damien Faivre / MPI für molekulare Pflanzenphysiologie

    Kalkalgen, Muscheln, aber auch Seeigel und Seesterne sind Baumeister der Nanowelt: Nur mit Kalk, Proteinen und Zuckern erschaffen sie präzise geformten Strukturen. Wissenschaftler der Potsdamer Max-Planck-Institute für molekulare Pflanzenphysiologie und für Kolloid- und Grenzflächenforschung haben nun einen entscheidenden Mechanismus entdeckt, wie eine Kalkalge die filigranen Konstruktionen erzeugt. Die Erkenntnisse könnten auch für andere Produkte der Biomineralisation etwa in Knochen oder Zähnen relevant sein, und sie könnten sich sogar technisch nutzen lassen.

  • Manipulating superconducting plasma waves with terahertz light

    Manipulating superconducting plasma waves with terahertz light | Josephson plasma wave in a layered superconductor, parametrically amplified through a strong terahertz light pulse. Image: J.M. Harms/MPI for the Structure and Dynamics of Matter

    Terahertz illumination amplifies Josephson plasma waves in high temperature superconductors, potentially paving the way for stabilizing fluctuating superconductivity

    Most systems in nature are inherently nonlinear, meaning that their response to any external excitation is not proportional to the strength of the applied stimulus. Nonlinearities are observed, for example, in macroscopic phenomena such as the flow of fluids like water and air or of currents in electronic circuits. Manipulating the nonlinear behavior is therefore inherently interesting for achieving control over several processes. An international team of researchers led by Andrea Cavalleri from the Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter at CFEL in Hamburg utilized the nonlinear interaction between a terahertz light field and a superconducting plasma wave in a high temperature cuprate superconductor to amplify the latter. This resulted in a more coherent superconductor, which is less susceptible to thermal fluctuations. Due to the non-dissipative superconducting nature of the plasma wave, the study opens up new avenues for “plasmonics”, a field of science utilizing plasma waves for transmitting information. These findings are reported in the journal Nature Physics.

  • Maßgeschneiderte Spitzen für Rasterkraftmikroskope dank Nano-3D-Druck

    Maßgeschneiderte Spitzen für Rasterkraftmikroskope dank Nano 3D Druck picture2 | Optimal an spezielle Anforderungen angepasste Sondenspitzen für Rasterkraftmikroskope können nun am KIT mittels Nano-3D-Druck hergestellt werden. Aufnahme: KIT

    Rasterkraftmikroskope machen die Nanostruktur von Oberflächen sichtbar. Ihre Sonden tasten das Untersuchungsmaterial dazu mit feinsten Messnadeln ab. Am KIT ist es nun gelungen, den Messnadeln eine maßgeschneiderte Form zu geben. So kann eine passende Messspitze für jede Messaufgabe hergestellt werden, etwa für verschiedenartige biologische Proben. Möglich macht dies die 3D-Laserlithografie, also ein 3D-Drucker für Strukturen in Nanometer-Größe. Die Fachpublikation Applied Physics Letters widmet diesem Erfolg nun ihre Titelseite. DOI: 10.1063/1.4960386

  • Meteoriteneinschlag im Nano-Format

    Mit energiereichen Ionen lassen sich erstaunliche Nanostrukturen auf Kristalloberflächen erzeugen. Experimente und Berechnungen der TU Wien können diese Effekte nun erklären.

  • Molekularelektronik: Sanftes Entkoppeln legt Nanostrukturen frei

    Molekularelektronik Sanftes Entkoppeln legt Nanostrukturen frei | Jodatome (lila) wandern zwischen das organische Netz und die metallische Unterlage und reduzieren die Haftung. IFM, University of Linköping

    Am Synchrotronspeicherring BESSY II des Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) hat ein internationales Team einen raffinierten Weg gefunden, um organische Nanostrukturen von Metalloberflächen abzukoppeln. Die Messungen belegen: Durch Einschleusen von Jod erhält man ein Netz aus organischen Molekülen, die fast wie ein freistehendes Netz erscheinen. Dies könnte ein Weg sein, um Nanostrukturen von Metalloberflächen auf andere Oberflächen zu übertragen, die sich besser für molekulare Elektronik eignen. Die Ergebnisse sind in der Zeitschrift „Angewandte Chemie“ publiziert.

  • Nanoanalytik: 4,5 Mio. € für Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut (NMI) Reutlingen

    Computermodell stabiler Nanoknospen-Strukturen.

    Das Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg fördert am Naturwissenschaftlichen und Medizinischen Institut (NMI) der Universität Tübingen in Reutlingen ein Forschungs- und Dienstleistungszentrum für hochauflösende Nanoanalytik mit 4,5 Millionen Euro. „Das neue Nanoanalytikzentrum sorgt in der Region für einen Innovationsschub im Bereich der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik“, so der Amtschef des Wirtschaftsministeriums, Ministerialdirektor Hubert Wicker, bei der Übergabe des Förderbescheids am Donnerstag (24. November). Das Naturwissenschaftliche und Medizinische Institut (NMI) errichtet mit Fördermitteln der EU und des Landes in direkter räumlicher Nachbarschaft ein modernes Forschungs- und Dienstleistungszentrum für hochauflösende Nanoanalytik in materialwissenschaftlich und werkstofftechnisch orientierten Technologiefeldern. Dafür erhält das NMI insgesamt rund 3,2 Millionen Euro aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und rund 1,3 Millionen Euro aus Landesmitteln.

  • Nanostructures Made of Pure Gold

    Nanostructure made of gold.

    It is the Philosopher’s Stone of Nanotechnology: using a technological trick, scientists at TU Wien (Vienna) have succeeded in creating nanostructures made of pure gold.The idea is reminiscent of the ancient alchemists’ attempts to create gold from worthless substances: Researchers from TU Wien (Vienna) have discovered a novel way to fabricate pure gold nanostructures using an additive direct-write lithography technique. An electron beam is used to turn an auriferous organic compound into pure gold. This new technique can now be used to create nanostructures, which are needed for many applications in electronics and sensor technology. Just like with a 3D-printer on the nanoscale, almost arbitrary shapes can be created.

  • Neue Forschergruppe am IPHT manipuliert Licht mit Nanoantennen

    Prof. Jer-Shing Huang. Foto: privat

    Prof. Dr. Jer-Shing Huang leitet am Leibniz Institut für Photonische Technologien Jena (IPHT) seit dem 1. November die neue Forschergruppe „Nanooptik“. Mit Hilfe winzig kleiner Antennenstrukturen beeinflusst er die Wechselwirkung von Licht und Materie im Nanobereich. Nanostrukturen aus Metall oder Halbleitermaterialien wirken wie optische Antennen, die das eingestrahlte Licht einfangen und auf einen wenige Nanometer kleinen Raum an ihrer Oberfläche zwängen. Da dieses oberflächennahe Lichtfeld etwa die gleiche Größe wie manche Moleküle besitzt, finden Wechselwirkungen zwischen dem Licht und diesen Molekülen statt, die ohne die Antennen nicht möglich wären. Prof. Huang untersucht und steuert die grundlegenden Prozesse dieser Wechselwirkung im Nanobereich.

  • Neues Licht dank Nanostrukturen

    Neues Licht dank Nanostrukturen © Universität Duisburg Essen

    Künftig sollen sie das Innere der Handtasche erhellen oder abendliche Jogger aus dem Dunklen hervorheben: Lichtemittierende elektrochemische Zellen, LECs, bieten gegenüber den bekannten LEDs viele Vorteile, aber noch hapert es – ja, am rechten Licht. Bisher sind nur gelb leuchtende LECs geeignet für den realistischen Einsatz. Für neutraleres Licht braucht man aber mindestens eine weitere Lichtfarbe. Forscher vom Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) konnten nun erstmals die Farbe gezielt verändern und gleichzeitig die Leistungsfähigkeit der LECs steigern.

  • Photovoltaik nach dem Vorbild der Rose

    Photovoltaik nach dem Vorbild der Rose | Biomimetik: Die Epidermis eines Rosenblütenblatts wird in einer transparenten Schicht nachgebildet; diese wird in die Vorderseite einer Solarzelle integriert. Abbildung: Guillaume Gomard, KIT

    Mit einer Oberfläche wie bei Pflanzen können Solarzellen mehr Licht aufnehmen und damit mehr Strom erzeugen. Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) reproduzierten die epidermalen Zellen von Rosenblütenblättern, die eine besonders starke Antireflexwirkung besitzen, und integrierten die transparente Nachbildung in eine organische Solarzelle. Dies führte zu einer relativen Erhöhung der Effizienz von zwölf Prozent. Darüber berichten die Wissenschaftler in der Zeitschrift Advanced Optical Materials (DOI: 10.1002/adom.201600046).

  • Selbstorganisierende Nano-Tinten bilden durch Stempeldruck leitfähige und transparente Gitter

    Selbstorganisierende Nano Tinten bilden durch Stempeldruck leitfähige und transparente Gitter | Leitfähige und transparente Gitterstrukturen durch Stempeldruck mit selbstorganisierenden Nano-Tinten. Image: INM

    Transparente Elektronik findet sich heute zum Beispiel in Dünnschicht-Displays, Solarzellen und Touchscreens. Zunehmend ist Elektronik auch auf biegsamen Oberflächen von Interesse. Das erfordert druckbare Materialien, die transparent sind und deren Leitfähigkeit auch bei Verformung hoch bleibt. Dafür haben Forscher des INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien eine neue selbstorganisierende Nano-Tinte mit einem Stempeldruckverfahren kombiniert. Damit stellten sie Gitterstrukturen her, deren Strukturbreiten unter einem Mikrometer liegen.

  • Spintronik: Effizientes Materialsystem für die wärmeunterstützte Datenspeicherung

    Die Membran besitzt Poren im Abstand von 105 Nanometern, die als Haftstellen für die magnetischen Domänenwände wirken. Bild: HZB

    Ein HZB-Team hat Dünnschichten aus Dysprosium-Kobalt über einer nanostrukturierten Membran an BESSY II untersucht. Sie zeigten, dass eine Erwärmung auf nur 80 Grad Celsius ausreicht, um die Magnetisierung von winzigen Nano-Regionen neu auszurichten. Dies ist weit weniger als bislang für die wärmeunterstützte magnetische Datenspeicherung (Heat Assisted Magnetic Recording) nötig war.

  • Spiral arms: not just in galaxies

    Infrared image of the Rho Ophiuchi star formation region (left). The image on the right shows thermal dust emission from the protoplanetary disk surrounding the young star Elias 2-27. NASA/Spitzer/JPL-Caltech/WISE-Team (left image), B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), L. Pérez (MPIfR) (right image).

    Astronomers have found a distinct structure involving spiral arms in the reservoir of gas and dust disk surrounding the young star Elias 2-27. While spiral features have been observed on the surfaces of protoplanetary disks, these new ALMA observations are the first to reveal that such spirals occur at the disk midplane, the region where planet formation takes place. This is of importance for planet formation: structures such as these could either indicate the presence of a newly formed planet, or else create the necessary conditions for a planet to form. As such, these results are a crucial step towards a better understanding how planetary systems like our Solar system came into being.

  • THD präsentiert Forschungsergebnisse in der Nanotechnologie

    Ulrike Scharf, Staatsministerin für Umwelt und Verbraucherschutz (Mitte) und Prof. Dr. Günther Benstetter, Projektleitung THD (2. v. r.) mit dem Projektteam der THD. Bayr. StM f. Umwelt u. Verbraucherschutz

    Die Technische Hochschule Deggendorf (THD) ist seit drei Jahren Teil des Projektverbunds „Umweltverträgliche Anwendungen der Nanotechnologie (UMWELTnanoTECH)“. Die THD bildete eine Forschungsgruppe mit dem Walter Schottky Institut an der TU München und der Technischen Hochschule Nürnberg Georg-Simon-Ohm. Gemeinsam arbeiteten die Wissenschaftler am Schwerpunkt Thermoelektrizität. Am vergangenen Mittwoch präsentierten sie die Ergebnisse ihrer Arbeit beim Kongress „Next Generation Solar Energy Meets Nanotechnology“ in Erlangen vor einem internationalen Publikum.

  • The link between nanostructured electrode materials and Samsung’s debacle

    Schematic of lithium-air battery charge and discharge cycles.

    As recently has been announced, the South Korean multinational electronics company SΛMSUNG had to recall its flagship Galaxy Note 7 smartphone with the reason that battery problems cause the “explosion” of the phones during or after charging.
    In regard to the recent events, the German news site heise online published an interview with battery researcher Bai-Xiang Xu from the Technical University Darmstadt in which she explains the technical background of the Note 7 debacle.

  • The nanostructured cloak of invisibility

    Substrate with 450 nm nanopillars (left) compared to an unstructured reference (right). The top set of images were taken at an observation angle of 0°, the bottom set of images at 30°. © Zhaolu Diao

    Most lenses, objectives, eyeglass lenses, and lasers come with an anti-reflective coating. Unfortunately, this coating works optimally only within a narrow wavelength range. Scientists at the Max Planck Institute for Intelligent Systems in Stuttgart have now introduced an alternative technology. Instead of coating a surface, they manipulate the surface itself. By comparison with conventional procedures, this provides the desired anti-reflective effect across a wider wavelength range. But more than this, it largely increases the light transmittance through surfaces.

  • TU Berlin: Stromventil für Nanostrukturen

    Nanostrukturen in blumenartiger Form. Die Abbildung zeigt die nanokristalline Oberfläche eines Indiumphosphids, enstanden durch elektrochemisches Ätzen.

    Forscher finden Methode zur Kontrolle von Stromschwankungen in extrem kleinen Bauteilen. Schwankungen des elektrischen Stroms können massive Probleme beim sicheren Betrieb von Geräten wie Computern, TV-Geräten oder Werkzeugmaschinen verursachen. In vielen elektronischen Bauteilen können sie durch Regelkreisläufe ausgeglichen werden. Schwierig wird es allerdings bei sehr kleinen Bauteilen, zum Beispiel in Nanostrukturen, denn hier müssen quantenmechanische Fluktuationen von einzelnen Elektronen kontrolliert werden. Forscher an der TU Berlin und der Universität Hannover haben nun experimentell mit einer modernen Messmethode gezeigt, wie sich zufällige Stromschwankungen bei quantenmechanischen Tunneln in Einzel-Elektronen-Transistoren kompensieren lassen. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie in der „Nature Nanotechnology“.