Forschende an der Universität Rostock haben einen entscheidenden Fortschritt in der Quantenmaterialforschung erzielt. Unter der Leitung von Dr. Fagui He und Prof. Dr. Christian Klinke wurde eine neuartige Methode zur Herstellung von ultraflachen Bismut-Nanokristallen entwickelt. Diese innovative Technik ist nicht nur skalierbar und kosteneffizient, sondern ermöglicht auch eine außergewöhnliche Stabilität und hohe Kristallqualität der produzierten Nanostrukturen.

Die Ergebnisse der Studie wurden im renommierten Fachjournal Small veröffentlicht. Diese Veröffentlichung markiert einen Meilenstein, da erstmals die elektronischen Eigenschaften einzelner zweidimensionaler Nanostrukturen direkt experimentell abgebildet werden können. Die neu entwickelten Synthesemethoden haben das Potenzial, die Materialwissenschaften erheblich zu transformieren und könnten wegweisende Anwendungen in der Quanten-, Spintronik- und Energietechnologie eröffnen.

Innovative Synthesemethoden und ihre Leistung

Eines der Hauptmerkmale dieser Methode ist die Fähigkeit zur präzisen Kontrolle über die laterale Größe der Nanoschichten. Größere Kristalle, die aus dieser Synthese hervorgehen, zeigen nicht nur hohe Oxidationsbeständigkeit, sondern auch eine bemerkenswerte Langzeitstabilität unter Umgebungsbedingungen. Ein zentrales Ergebnis der Forschung ist die Untersuchung einzelner Nanokristalle durch hochauflösende Mikro-Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy (µ-ARPES) am Synchrotron ELETTRA in Triest.

Die experimentell ermittelte elektronische Bandstruktur der Bismut-Nanokristalle zeigt eine hohe Übereinstimmung mit theoretischen Berechnungen, was die Bedeutung der Materialqualität unterstreicht. Diese Fortschritte bieten neue Perspektiven in der Nutzung von Nanostrukturen für zukünftige technologische Anwendungen.

Pionierarbeit im Bereich der Quantentechnologien

Die aktuelle Forschung hebt nicht nur die Möglichkeiten der Herstellung ultraflacher Nanostrukturen hervor, sondern stellt auch die Potenziale der lösungsbasierten Synthesemethoden heraus. Diese könnten revolutionäre Fortschritte in verschiedenen Technologien ermöglichen, insbesondere in Bereichen, die eine präzise Manipulation von Materie auf nanoskaliger Ebene erfordern.

Die Publikation mit dem Titel „Tunable Colloidal Synthesis Enabling μ-ARPES on Individual Two-dimensional Bismuth Nanocrystals“ von Fagui He et al. wurde im Jahr 2026 veröffentlicht. Interessierte können mehr über die Arbeit und die Kontaktinformationen des Forschungsleiters, Prof. Dr. Christian Klinke vom Institut für Physik der Universität Rostock, erfahren.