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Schaltkreise aus Zinn als Topologischer Isolator vielleicht möglich

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hardwareluxx news newForschern der Universität Würzburg ist es nun gelungen, auf einem mit dem Metall Zinn bedampften Isolator ein Kristallgitter zu erzeugen, in dem sich die Elektronen nach ihrem „Spin“ ausrichten. Zum Hintergrund: Mit dem Spin wird im Orbital-Atommodell in der Chemie und Physik die Drehrichtung der Elektronen in einem Orbital (Elektronenwolke) beschrieben. Diese kann entweder +0,5 oder -0,5 betragen. Da in einer Elektronenwolke immer nur zwei Elektronen mit entgegengesetztem Spin „Platz“ haben, kann man, wenn diese sich automatisch zueinander ausrichten, sehr schnell Informationen transportieren. Schneller als mit elektrischen Ladungen.

Topologischer Isolator aus Bismuttellurid der Halbleitereigenschaften aufweist

Der nun aus Zinn hergestellte Topologische Isolator hat die Eigenschaft, dass er im Inneren isoliert, aber an seiner Oberfläche den Strom leitet. Damit können Effekte ausgenutzt werden, die bisher Halbmetallen wie Silizium oder Germanium vorenthalten waren. Bisher war es nur möglich aus giftigen und/oder komplizierten chemischen Verbindungen solche Isolatoren herzustellen. Die Forschung ist bei diesem Thema jedoch noch ganz am Anfang. Wann und ob diese Entdeckung zu funktionsfähigen integrierten Schaltkreisen führt, lässt sich nicht sagen.

 

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Kommentare (7)

#1
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Kapitänleutnant
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Zinn (Sn) ist kein Übergangsmetall ;)
#2
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[online]-Redakteur
Beiträge: 1372
Vollkommen richtig. Hab ich Zinn (Sn) wohl mal wieder mit Zn (Zink) verwechselt :D Danke dir für den Hinweis ! :)
#3
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Registriert seit: 13.03.2008

Kapitänleutnant
Beiträge: 1678
Hier noch das Paper dazu: http://arxiv.org/pdf/1308.0826v2.pdf
Und weitere Artikel über TIs - damit man vllt etwas besser versteht was die können und wofür man sich das zu Nutze machen kann:
http://www.uni-hamburg.de/newsletter/august-2013/400-000-euro-fuer-forschung-an-neuer-materialklasse-topologische-isolatoren-koennten-die-computertechnologie-revolutionieren.html
http://www.mpg.de/6704006/MPI_CPfS_JB_20131
#4
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Bootsmann
Beiträge: 745
Was? Soweit ich weiß bezeichnet Spin keine Drehrichtung von Elektronen, sondern etwas anderes. Wäre jetzt doof das hier extra zu erklären, einfach mal Wikipedia fragen: http://de.wikipedia.org/wiki/Spin
#5
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[online]-Redakteur
Beiträge: 1372
Steht doch im ersten Satz. Da ein Impuls immer einen Vektor hat, hat er dementsprechend auch eine Richtung ;)
#6
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Registriert seit: 13.03.2008

Kapitänleutnant
Beiträge: 1678
Ich wollte auch schon was dazu schreiben, habe es aber nicht so ernst genommen :D Aber: egal für welches Klientel man schreibt, es sollte natürlich schon inhaltlich korrekt sein. Nur hat sich der liebe iToms da einfach ein viel zu komplexes Thema rausgesucht um dieses für Nicht-Naturwissenschaftler aufzubereiten ;)

Das Problem ist hier nämlich Folgendes: spin bedeutet zwar Drall und mit dem Begriff will man auch ausdrücken, dass (in diesem Fall das Elektron) einen Drehimpuls um die eigene Achse besitzt - auch Eigendrehimpuls genannt. Insofern heißt es auch richtig: "Spin ist der Eigendrehimpuls von Teilchen".

Man darf sich das auch wie einen Ball vorstellen, der sich um die eigene Achse dreht - nur ist aus physikalischer Sicht dieser Vergleich eigentlich nicht erlaubt. Denn, so formuliert es zB Atkins in seinem Kurzlehrbuch für Physikalische Chemie, "der Spin ist ein rein quantenmechanisches Phänomen und besitzt kein klassisches Analogon".
Der Eigendrehimpuls eines Elektrons (Spin) ist also nicht gleich der Drehrichtung eines Elektrons in einem Orbital (könnte man auch falsch verstehen diese Formulierung und es auf die Bewegung um den Kern beziehen). Der Spin ist der Spin und die "Drehrichtung eines Elektrons" ist innerhalb der Quantenmechanik (zumindest soweit ich weiß) kein zulässiger Begriff.


Das andere (wenn ich schon dabei bin) ist die Gleichsetzung von Orbital und Elektronenwolke/hülle. Das sind zwei grundverschiedene Sachen, jeweils Teil zweier verschiedener Modellbetrachtungen. Orbitale betrachtet man in der Quantenmechanik und diese beschreiben die Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Elektrons. Elektronenwolken/hüllen sind im rutherfordschen Atommodell zu finden, sehen völlig anders aus, besitzen bestimmte Eigenschaften, mit denen sich auf physikalischer/chemischer Ebene bestimmte Vorgänge beschreiben lassen. Orbitale liefern auch die Grundlage solcher Betrachtungen, aber eben auf Basis der Quantenmechanik, dh man betrachtet schon mal ganz andere Probleme. Es gibt eine Art Verknüpfung bzw manche Dinge lassen sich mit beiden Modellen erklären, aber grundsätzlich erklärt das eine Modell bestimmte Dinge besser als das andere und umgekehrt. Somit unterscheiden sich aber auch die Grundeigenschaften der Orbitale von denen der Elektronenhülle.


Ich bin übrigens sehr dafür, dass hier öfter solche Artikel erscheinen ;)
#7
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Registriert seit: 13.10.2010
Aschaffenburg
Oberstabsgefreiter
Beiträge: 489
Uff , äehm ja . Tschut Tschut.

Das ist Bahnhof für mich , aber hiserius nicht

schlecht. Du hast ja voll was drauf. Was tust

du den Beruflich wenn ich fragen darf.
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