Die Heidelberger Wissenschaftlerin und ihr Team haben nun einen neuen Reaktionsweg gefunden, der die gezielte Erzeugung von nur einer bestimmten Art von sp3-Defekten erlaubt. Genau diese optisch aktiven Defekte sind „besser“ als die sonst erzeugten "Fehlstellen". Sie leuchten nicht nur heller, sondern zeigen auch Einzelphotonenemissionen bei Raumtemperatur, wie Zaumseil erläutert. Dabei wird immer ein Lichtteilchen nach dem anderen ausgesendet, was die Voraussetzung für Quantenkryptographie und damit für besonders sichere Telekommunikation ist.
Nach den Worten von Simon Settele, Doktorand in der Forschungsgruppe von Zaumseil und Erstautor des zu diesen Forschungsergebnissen veröffentlichten Papers, ist die neue Funktionalisierungsmethode – eine nukleophile Addition – sehr einfach und kann ohne spezielle Geräte durchgeführt werden. "Wir haben gerade erst begonnen, die verschiedenen möglichen Anwendungen auszutesten. Viele chemische und photophysikalische Aspekte sind noch unbekannt. Das Ziel ist, noch bessere Defekte zu erzeugen."
Die Forschungsarbeiten sind Teil des Projekts "Trions and sp3-Defects in Single-walled Carbon Nanotubes for Optoelectronics" (TRIFECTs), das mit einem ERC Consolidator Grant des Europäischen Forschungsrates (ERC) gefördert wird. Im Mittelpunkt stehen dabei das Verständnis und die gezielte Veränderung der elektronischen und optischen Eigenschaften von Kohlenstoffnanoröhrchen.
"Die chemischen Unterschiede zwischen den Defekten sind sehr gering und die gewünschte Konfiguration wird meist nur bei einer Minderheit der Kohlenstoffnanoröhrchen gebildet. Die Möglichkeit, große Mengen an Nanoröhrchen mit einem spezifischen Defekt und mit einer kontrollierten Anzahl dieses Defekts zu erzeugen, eröffnet den Weg zu optoelektronischen Bauelementen und auch elektrisch angetriebenen Einzelphotonenquellen, die für zukünftige Anwendungen in der Quantenkryptographie benötigt werden", so Zaumseil.
An den Forschungsarbeiten waren auch Wissenschaftler der Ludwig-Maximilians-Universität München und des Munich Center for Quantum Science and Technology beteiligt. Das Paper wurde in der Fachzeitschrift "Nature Communications" veröffentlicht.
COMPAMED.de; Quelle: Universität Heidelberg
