Amerikanische Forscher haben ein mikroskopisch kleines Trampolin gebaut, dessen elastische Membran aus nur wenige Atomlagen dünnen Graphitschichten besteht. Ersten Messungen zufolge weisen die Membranen mechanische Resonanzfrequenzen im Bereich von 1 bis 170 Megahertz auf. Die Wissenschaftler glauben, auf diese Weise neue Messgeräte für winzigste Massen und Kräfte herstellen zu können.
Dünne Schichten aus Graphit sind schon seit mehreren Jahren ein Tummelplatz für Forscher auf dem Gebiet der Nanotechnologie. Eine einatomige Graphitschicht hat daher auch einen eigenen Namen ? Graphen. Diese dünnste Membran der Welt wurde im Jahre 2004 erstmals synthetisiert, und wie sich herausstellte, weist sie bizarre elektrische Eigenschaften auf. Dies hängt damit zusammen, dass die Leitungselektronen der Schicht in einer zweidimensionalen Ebene eingeschlossen sind.
Paul McEuen und seine Kollegen von der Cornell-Universität und dem Pomona-College haben sich nun in einer neuen Studie den mechanischen Eigenschaften dünner Graphitschichten zugewandt. In ihren Experimenten stellten sie Schichten her, die zwischen 50 Nanometern und nur einer einzigen Atomlage dünn waren.
Um die mechanischen Resonanzfrequenzen der Membranen zu bestimmen, spannten die Forscher sie über nur wenige Mikrometer breite, mithilfe von Lithographie hergestellte Gräben. Mittels eines Laserpulses oder einer elektrischen Spannung konnten die Membranen dann in regelmäßige Schwingungen versetzt werden. Dabei stellte sich heraus, dass sie je nach Dicke Resonanzfrequenzen zwischen 1 und 170 Megahertz aufwiesen.
Wenn sich Moleküle auf einer Graphenschicht anlagern, so verändert sich McEuen zufolge deren Resonanzfrequenz. Somit könnte Graphen unter Umständen als hochempfindlicher Sensor eingesetzt werden. Zuvor muss allerdings erst noch überprüft werden, ob die spektrale Schärfe der Resonanz verstärkt werden kann. Diese lässt nämlich derzeit im Vergleich zu mittels Elektronenstrahllithographie hergestellten Resonatoren aus Halbleitern noch zu wünschen übrig.
Scott Bunch (Cornell Universität) et al. Science, Bd. 315, S. 490 Stefan Maier
