Enkelwandige koolstofnanobuisjes zijn veelbelovende bouwstenen voor toekomstige opto-elektronische apparaten. Maar conventionele elektronische metingen waren niet in staat om de ultrasnelle opto-elektronische dynamiek van de nanobuisjes op te lossen. Nu Duitse wetenschappers onder leiding van professor Alexander Holleitner, natuurkundige aan de Technische Universitaet Muenchen, hebben een manier gevonden om de dynamiek van foto-geëxciteerde elektronen in fotodetectoren op nanoschaal direct te meten.

Koolstofnanobuisjes hebben een groot aantal ongebruikelijke eigenschappen waardoor ze veelbelovende kandidaten zijn voor opto-elektronische componenten. Echter, tot nu toe is het uiterst moeilijk gebleken om hun optische en elektronische eigenschappen te analyseren of te beïnvloeden. Een team van onderzoekers onder leiding van professor Alexander Holleitner, een natuurkundige aan de Technische Universitaet Muenchen en lid van het Cluster of Excellence Nanosystems München (NIM), is er nu in geslaagd een meetmethode te ontwikkelen die een op tijd gebaseerde resolutie van de zogenaamde fotostroom in fotodetectoren mogelijk maakt met picoseconde precisie.

"Een picoseconde is een heel klein tijdsinterval, " legt Alexander Holleitner uit. "Als elektronen met de snelheid van het licht zouden reizen, ze zouden in één seconde bijna helemaal naar de maan zijn. In een picoseconde zouden ze slechts ongeveer een derde van een millimeter bestrijken." Deze nieuwe meettechniek is ongeveer honderd keer sneller dan welke bestaande methode dan ook. Het stelde de wetenschappers onder leiding van professor Alexander Holleitner in staat om de precieze snelheid van elektronen te meten. nanobuisjes de elektronen leggen in één picoseconde slechts een afstand af van ongeveer 8 tienduizendste millimeter of 800 nanometer.

Het hart van de fotodetectoren in kwestie zijn koolstofbuizen met een diameter van ongeveer één nanometer die een kleine opening tussen twee gouddetectoren overspannen. De natuurkundigen maten de snelheid van de elektronen met behulp van een speciaal in de tijd opgelost laserspectroscopieproces, de pump-probe-techniek. Het werkt door elektronen in de koolstofnanobuis te exciteren door middel van een laserpuls en de dynamiek van het proces te observeren met een tweede laser.

De inzichten en analytische mogelijkheden die de gepresenteerde techniek mogelijk maakt, zijn relevant voor een hele reeks toepassingen. Waaronder, vooral, de verdere ontwikkeling van opto-elektronische componenten zoals fotodetectoren op nanoschaal, fotoschakelaars en zonnecellen.