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Forschende weltweit befinden sich auf der Suche nach neuen synthetischen Materialien, die besondere Eigenschaften wie die der Supraleitung – die Leitung elektrischen Stroms ohne Widerstand – besitzen. Solche neuen Stoffe sind ein wichtiger Schritt hin zu besonders energiesparender Elektronik. Einlagige Schichten wabenartig angeordneter Kohlenstoffatome (Graphen) sind dabei oft das Ausgangsmaterial.
Ganz andere Eigenschaften als Graphen soll nach theoretischen Berechnungen sogenanntes Kagome-Graphen besitzen. Kagome-Graphen besteht aus einem regelmässigen Muster aus Sechsecken und gleichseitigen Dreiecken, die einander jeweils umgeben. Der Name «Kagome» stammt aus dem Japanischen und bezieht sich auf die alte japanische Flechtkunst Kagome, bei der Körbe mit dem beschriebenen Muster geflochten werden.
Kagome-Gitter mit neuen Eigenschaften
Forschende des Departement Physik und Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel haben in Zusammenarbeit mit der Universität Bern erstmals Kagome-Graphen hergestellt und untersucht, wie sie im Fachmagazin «Angewandte Chemie» berichten. Ihre Messungen lieferten vielversprechende Ergebnisse, die auf ungewöhnliche elektrische oder magnetische Eigenschaften hindeuten.
Für die Herstellung des Kagome-Graphen dampfen die Forschenden eine Vorläufersubstanz auf eine Silberoberfläche auf. Durch Aufheizen entsteht auf der Oberfläche zunächst eine organometallische Zwischenverbindung und nach weiterem Heizen das Kagome-Graphen, das ausschliesslich aus Kohlenstoff- und Stickstoffatomen besteht und das gleichmässige Muster aus Sechs- und Dreiecken bildet.
Starke Wechselwirkungen zwischen Elektronen
«Mithilfe von Rastertunnel- und Rasterkraftmikroskopen haben wir die strukturellen und elektronischen Eigenschaften des Kagome-Gitters untersucht», berichtet Dr. Rémy Pawlak, Erstautor der Studie. Mit dieser Art von Mikroskopen lassen sich Struktur und elektrische Eigenschaften von Materialien mithilfe einer winzigen Spitze abtasten – in diesem Fall verwendeten die Forschenden einzelne Kohlenmonoxid-Moleküle an der Spitze.