Nat-chemisch geproduceerde nanokristallen worden steeds krachtiger. Ze worden al gebruikt in de achtergrondverlichting van de nieuwste generatie flat panel displays. In de toekomst zullen ze in toenemende mate worden gebruikt als actieve elementen, die een hogere kleurglans produceren. Ze worden ook gebruikt in andere toepassingsgebieden, bijv. voor medische diagnose en behandeling. Nu is een onderzoeksgroep rond Dr. Christian Klinke van de Universiteit van Hamburg erin geslaagd om elektronische spin-effecten in dergelijke nanoplaatjes te onderbouwen. Op deze manier, in de toekomst zijn goedkopere en krachtigere transistoren en computerchips met een lager stroomverbruik denkbaar. De tweedimensionale materialen zijn ook voordelig omdat ze goedkoop en op grote schaal in een chemisch laboratorium kunnen worden geproduceerd en toch van de hoogste kwaliteit zijn, zoals nu getoond.

De groep rond Dr. Christian Klinke richt zich op de synthese en karakterisering van tweedimensionale halfgeleider nanokristallen. De nanobloedplaatjes zijn verstelbaar in hun structuur, maar ook in hun optische en elektrische eigenschappen (door kwantummechanische effecten). Dit maakt ze interessant voor toepassing in zonnecellen en computerschakelingen.

In tegenstelling tot klassieke apparaten die werken op basis van de elektronenbeweging, spintronische componenten werken op basis van de spinoriëntatie van elektronen. Wanneer licht door speciale optische elementen gaat, het kan circulair gepolariseerd worden, l. e. het licht krijgt een koppel. Door de verlichting met circulair gepolariseerd licht, het is mogelijk om elektrische ladingen met betrekking tot hun spin (koppel) in halfgeleidermaterialen uit te lijnen en om te zetten in een elektrische stroom zonder dat er een spanning op staat. Onderzoek naar de opgewekte stroom levert informatie op over spinafhankelijke eigenschappen van het kristal.

De onderzoekers zijn er nu in geslaagd om dit zogenaamde Rashba-effect aan te tonen in tweedimensionale loodsulfide-nanoplaatjes. Het is vooral interessant omdat dit effect normaal niet wordt waargenomen vanwege de hoge kristalsymmetrie van de nanobloedplaatjes. Alleen door de invloed van een effectief elektrisch veld wordt de symmetrie verbroken en kan een stroom worden gemeten. Door de laagdikte van de nanoplaatjes te variëren, het karakter van het gebruikte licht, en de intensiteit van de elektrische velden, het effect kon worden gecontroleerd. Hierdoor kunnen de voorwaarden specifiek worden aangepast aan de beoogde toepassingen, die de externe manipulatie van de elektronenspin mogelijk maakt. De experimentele waarnemingen werden ondersteund met simulaties van de elektronische structuur van de materialen door de groep van Prof. Carmen Herrmann aan de Universiteit van Hamburg.

"De bevindingen zijn bijzonder waardevol omdat voor het eerst werd aangetoond dat basiseffecten van elektrisch spintransport ook mogelijk zijn in nat-chemisch gegenereerde nanomaterialen, " zegt Christian Klinke. "Dit wekt de hoop dat ook andere interessante verschijnselen in deze materialen kunnen worden waargenomen, wat zal bijdragen aan een beter begrip van hun eigenschappen." Deze nieuwe inzichten, die in detail worden beschreven in het tijdschrift Natuurcommunicatie , een beslissende bijdrage leveren aan onze kennis over opto-elektronische eigenschappen van op maat gemaakte nanostructuren. Ze dienen als basis voor het verder onderzoek van bruikbare tweedimensionale systemen en hun toepassing op het gebied van regeneratieve energieën, informatie Technologie, en katalyse.

Nanotechnologie is een sleuteltechnologie van de 21e eeuw. Materialen met een grootte van slechts enkele nanometers (een miljoenste millimeter) hebben bijzondere optische, magnetisch, elektrische en foto-elektrische eigenschappen. Ze kunnen worden gebruikt in efficiënte light-emitting diodes, zonnepanelen, nieuwe sensoren, fotodetectoren, flexibele transistoren, en efficiënte computerchips, maar ook op biologisch en medisch gebied. Het begrip van de opto-elektrische eigenschappen van nanostructuren en hun nauwkeurige controle maakt het gebruik in halfgeleiderelektronica mogelijk op het grensvlak van optische en elektromagnetische systemen, wat kan leiden tot nieuwe krachtige en energiebesparende processors.