Wie ein Buch, aus dem sich eine einzelne Seite herauslösen lässt: So beschreibt der Nanoforscher Aleksandar Matkovic 2D-Materialien. Seit Oktober ist er Professor an der BTU in Cottbus und am IKZ in Berlin. Auf unsere Anfrage hat er erklärt, woran er forscht.
Kristalle, die als einzelne Atomlage stabil bleiben
Zweidimensionale Materialien sind nach den Worten von Aleksandar Matkovic besondere Kristalle, die auch dann stabil bleiben, wenn sie auf eine einzige Atomlage reduziert werden. Viele von ihnen kommen als natürliche Minerale vor, die dreidimensionale Kristalle bilden. „Man kann sich einen Kristall wie ein Buch vorstellen: Wir können eine einzelne Seite herauslösen, die für sich allein stabil bleibt“, sagt Matkovic. Herkömmliche Materialien könnten ihre Struktur in der Regel nicht als einzelne Atomlage beibehalten.
Das erste erfolgreich isolierte 2D-Material war Graphen, eine einzelne Lage Graphit mit einer Dicke von nur 0,33 Nanometern. Das ist etwa 300.000-mal dünner als ein menschliches Haar. Die Entdeckung eröffnete ein völlig neues Forschungsgebiet, das 2010 mit dem Nobelpreis für Physik gewürdigt wurde. Seitdem sind zahlreiche weitere Materialien als einzelne Atomlagen hergestellt worden.
Wofür 2D-Materialien künftig genutzt werden könnten
Weil sie extrem dünn sind und sich ihre elektrischen Eigenschaften gezielt einstellen lassen, gelten 2D-Materialien laut Matkovic als vielversprechend für künftige Sensoren, biomedizinische Technologien, die Umweltüberwachung und die industrielle Automatisierung. „Sie könnten auch die Mikroelektronik verändern, insbesondere durch die Entwicklung neuer Chiparchitekturen für künstliche Intelligenz (KI)“, sagt er. Diese Möglichkeiten zu erforschen, sei ein zentraler Schwerpunkt seiner Arbeit.
Speichertransistoren nach dem Vorbild des Gehirns
Mit seinem ERC Starting Grant will Aleksandar Matkovic eine neue Klasse zweidimensionaler Tonminerale entwickeln, die als ultradünne, speicherfähige Isolatoren für die künftige neuromorphe Elektronik dienen sollen. Vorbild sind Minerale wie Talk und Glimmer. Sein Team untersucht, wie sich diese Materialien als Dünnschichten herstellen und mit anderen 2D-Materialien zu künstlichen Heterostrukturen kombinieren lassen.
Daraus sollen Speichertransistoren entstehen, grundlegende Bausteine elektronischer Hardware, die bestimmte Funktionen des menschlichen Gehirns nachahmen. „Dieser Ansatz könnte neue Möglichkeiten zur Verarbeitung und Speicherung von Informationen eröffnen und zukünftige KI-Hardware leistungsfähiger und energieeffizienter machen“, sagt Matkovic.
Zu Beginn greift er auf sein Forschungsteam am Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ) in Berlin-Adlershof zurück. An der BTU will er sein Team schrittweise ausbauen. Eine konkrete Größe für das Team in Cottbus nannte er nicht. Gemeinsam wollen beide Einrichtungen international anerkannte Forschung im Bereich der 2D-Elektronik und neuer Sensortechnologien etablieren.
Warum sich Aleksandar Matkovic für die Lausitz entschied
„Besonders angesprochen haben mich die Chancen, die die Lausitz bietet“, sagt Matkovic. Die Region befinde sich derzeit in einem tiefgreifenden Wandel und richte sich zunehmend auf eine Zukunft aus, die von Hochtechnologie, Forschung und Innovation geprägt sei. Das IKZ sei als eines der führenden europäischen Institute auf dem Gebiet der Kristallzüchtung ein idealer Partner für seine Arbeit. Mit den sich ergänzenden Stärken von BTU und IKZ wolle er die Forschung an 2D-Materialien voranbringen.
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Red. / Presseinformation
