Germanen, ein zweidimensionales Material aus Germaniumatomen, soll die Mikroelektronik umwälzen. Es soll den Stromverbrauch von Mikroprozessoren und anderen Bausteinen drastisch reduzieren. Forscher der Universität Twente (UT) haben die Eigenschaften des Materials, einen sogenannten topologischen Isolator, entdeckt und gaben ihm den Namen in Anlehnung an Graphen. In der Frühzeit der Elektronik spielte Germanium als Halbleiter eine wichtige Rolle, bis es von Silizium verdrängt wurde.
Ein topologischer Isolator ist ein Festkörper, der sich in seinem Inneren wie ein elektrischer Isolator verhält, also trotz Anwesenheit eines externen elektrischen Feldes jeden elektrischen Strom vollständig verhindert, der aber gleichzeitig auf seiner Oberfläche die ungehinderte Bewegung von Ladungsträgern erlaubt. Germanen hat auch die einzigartige Fähigkeit, zwischen "Ein"- und "Aus"-Zustand zu wechseln, vergleichbar mit Transistoren. Dies könnte zu einer energieeffizienteren Elektronik führen.
"Im Moment verlieren elektronische Geräte viel Energie in Form von Wärme, weil Defekte im Material den Widerstand erhöhen. Dadurch können Geräte so heiss werden, dass die Elektronik zerstört wird. Aktuelle topologische Isolatoren haben komplexe Strukturen aus unterschiedlichen Elementtypen. Germanen ist einzigartig, weil es aus nur einem einzigen Element besteht", so UT-Forscher Pantelis Bampoulis. Um dieses Material herzustellen, haben die Experten Germanium mit Platin verschmolzen. Kühlt das Gemisch ab, bildet sich auf der Germanium-Platin-Legierung eine winzige Schicht von Germaniumatomen in Form eines Wabengitters, das nur eine Atomlage dick ist.
Die Möglichkeit, zwischen "Ein"- und "Aus"-Zustand zu wechseln, ebnet den Weg für die Entwicklung topologischer Feldeffekttransistoren. Diese könnten herkömmliche Transistoren in elektronischen Geräten ersetzen. Das Ergebnis wäre eine Elektronik, die sich nicht mehr oder kaum noch erwärmt, heisst es abschliessend.
