TU Wien stellt Weltrekord auf: Revolution bei Nano-Membranen
Die TU Wien hat einen neuen Weltrekord aufgestellt: Ein Abstand von nur 32 Nanometern trennt eine bewegliche Aluminiummembran von einer fixierten Elektrode. Gemeinsam bilden sie einen extrem kompakten Plattenkondensator. Diese Struktur ist nicht nur ein Beispiel für Miniaturisierung, sondern ein möglicher Baustein für künftige Quantensensoren.
Alternative zu optischer Messtechnik
Konventionelle Messverfahren im Bereich der Nanotechnologie arbeiten mit optischen Komponenten – diese sind jedoch empfindlich und schwer miniaturisierbar. Die TU Wien setzt stattdessen auf elektrische und mechanische Schwingkreise, die sich kompakter und robuster in Geräte integrieren lassen.
Im aktuellen Weltrekord-Experiment wird die Bewegung der Membran über einen elektrischen Schwingkreis ausgelesen. Andere Versuche nutzen mechanische Resonatoren, deren Schwingungen gezielt gekoppelt werden können. Beide Plattformen zielen darauf ab, Messsysteme zu entwickeln, die nur noch durch die Gesetze der Quantenphysik begrenzt werden.
Prinzip wie bei einer Trommel
Laut TU Wien funktioniert das System ähnlich wie eine Trommel: Die Frequenz der Vibration gibt Aufschluss über physikalische Eigenschaften. Die Aluminium-Membran reagiert dabei besonders empfindlich auf äußere Einflüsse. In Kombination mit einer Spule entsteht ein elektrischer Schwingkreis, der selbst kleinste Veränderungen messbar macht.
Das neue System bietet laut Forschenden der TU Wien ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis als bisherige optische Verfahren – und das ohne aufwendige optische Komponenten.
Anwendung in der Rasterkraftmikroskopie
Ein mögliches Anwendungsfeld ist die Rasterkraftmikroskopie. Hier erzeugen winzige Kräfte zwischen einer Messspitze und einer Oberfläche Vibrationen, aus denen sich detailgenaue Bilder gewinnen lassen. Durch den Verzicht auf optische Elemente könnte die Technologie künftig in deutlich kompaktere Systeme integriert werden.
Mechanische Alternativen bei Raumtemperatur
In weiteren Versuchen wurde gezeigt, dass sich auch rein mechanische Nanostrukturen für die Sensorik eignen – selbst bei Raumtemperatur. Eine Kopplung der mechanischen Schwingungen im GHz-Bereich sei möglich, ohne dass thermisches Rauschen die Ergebnisse wesentlich verfälscht.
Die Forschenden der TU Wien sehen darin einen vielversprechenden Schritt hin zu einer neuen Generation von Quantensensoren, die zuverlässig und vielseitig einsetzbar sind.
(VOL.AT)
