Verschiedene Forschungsgebiete

Kohlenstoffnanoröhre
mit einem Durchmesser
von 0,4 nm

Neue Entdeckungen

Entdeckung und Entwicklung der Kohlenstoffnanoröhren durch Prof. Sumio Iijima

Die Kohlenstoffnanoröhre besteht aus Gebilden von Kohlenstoffatomen, die sowohl metallische als auch halbleiterartige Eigenschaften haben können. Sie zieht als hochfestes Material, Mikrostruktur, Leiter für mikroelektronische Geräte und als Elektrode für neuartige TV-Flachbildschirme usw. die Aufmerksamkeit auf sich.

Prof. Sumio Iijima, Meijo University (und Mitarbeiter der NEC Corporation) entdeckte diese Kohlenstoffröhre 1991 und entwickelte darüber hinaus bei dem japanisch-französischen Forschungsprojekt "JST-ICORP Nanotubulite Project" in Zusammenarbeit mit Prof. Christian Colliex vom Laboratoire AIME COTTON, CNRS, eine Nanoröhre, die mit einem Durchmesser von 0,4 Nanometern (nm) die feinste unter den einschichtigen Kohlenstoffnanoröhren mit metallischen Charakteristika ist und auch an der Luft stabil fortbestehen kann.Der Durchmesser von 0,4 nm ist so klein wie ein zwölfflächiges Kohlenstoffmolekül und Nanoröhren mit kleineren Durchmessern, die an der Luft eine stabile Struktur behalten können, sind kaum vorstellbar.
(Quelle: Japan Science and Technology Corporation (JST), Oktober 2000)



Prof. Jun Akimitsu entdeckt neuen metallischen Hochtemperatur-Supraleiter

Prof. Jun Akimitsu von der Aoyama Gakuin University verblüffte die wissenschaftliche Welt im Februar 2001 mit der Entdeckung eines neuen Magnesiumdiborid Supraleiters. Er besitzt die Fähigkeit im Vergleich zu bisherigen metallischen Supraleitern bei fast doppelt so hoher Temperatur der Kelvin-Skala den Strom verlustlos zu leiten.

Die metallische Verbindung Magnesiumdiborid (MgB 2) hat eine Übergangstemperatur - die Temperatur, bei der Materialien ihre Fähigkeit verlieren, den Strom verlustlos zu leiten - von 39 Kelvin (- 34° C). Bislang lag der Übergangswert von metallischen Supraleitern bei 23 Kelvin.

Oxid, das am häufigsten gebrauchte supraleitende Material, hat zwar eine Übergangstemperatur von bis zu 150K (- 123° C), es ist jedoch einfacher und billiger, Magnesiumdiborid in Kabeln und andere Teilen zu verarbeiten.

Mit Hilfe von Magnesiumdiborid könnten zu niedrigen Entwicklungskosten Hochleistungsgeneratoren gebaut werden, Strom ohne Einbußen aufbewahrt werden sowie Autos mit Linearmotoren und ultraschnelle Computer bald Wirklichkeit werden. Die Entdeckung bietet viele Möglichkeiten auf andere metallische Materialien und evtl. auch auf noch höhere Übergangstemperaturen zu stoßen.



Entwicklung der blauen LED und Laserdiode von Prof. Isamu Akasaki und Prof. Shuji Nakamura

Die hellen, dünnen und langlebigen Farb-LED-Displays und Anzeigetafeln, die man in vielen Ländern fast an jeder Straßenecke, in den Stadien und auf den Autobahnen sieht, werden durch die Kombination von 3 Leuchtdioden (LED's) der Grundfarben (rot, grün und blau) ermöglicht. Trotz der Entwicklung der roten und grünen LED's war man nicht davon ausgegangen, dass die Entwicklung einer blauen LED vor Beginn des 21. Jahrhundert möglich wäre.

blaue LED

Prof. Isamu Akasaki von der Meijo University (Ehrenprofessor der Nagoya University) hat schon seit den 70er Jahren über Galliumnitrid (GaN) geforscht. 1989 erzielte er zum ersten Mal p-Typ Nitride und pn-Übergänge bei GaN, die bei der Herstellung von LED aus GaN von größter Bedeutung sind, und realisierte GaN-LED mit einem pn-Übergang.
Prof. Shuji Nakamura von der University of California, Santa Barbara (ehemaliger senior researcher bei Nichia Chemical Industries Ltd.) entwickelte 1993 die erste praktisch verwendbare blaue LED aus GaN. Nach dieser bahnbrechenden Entdeckung erhielt er schnell eine Serie von Ergebnissen und entwickelte 1995 eine blaue Laserdiode (LD) aus GaN. Diese Entwicklungen haben eine ungeheure kommerzielle Wirkung. Die blaue LED und die LD finden Verwendung bei DVD' s, CD-ROMs, Laserdruckern und Farbdisplays.



Entdeckung eines leitfähigen Hochpolymers von Professor em. Hideki Shirakawa

Die Meinung, dass Kunststoffe im Gegensatz zu Metallen nicht leitend sind, widerlegte Prof. Hideki Shirakawa, University of Tsukuba, in den 70er Jahren. Bei einem Versuch am Tokyo Institute of Technology entdeckte er, dass das Hochpolymer ?Polyacetylen' leitfähig ist. In Zusammenarbeit mit Prof. Alan MacDiarmid, University of Pennsylvania, und Prof. Alan Heeger, University of California Santa Barbara, hat er elektrisch leitfähige Hochpolymere entwickelt.
Seitdem gab es viele Studien über leitfähige Polymere, die sowohl als Halbleiter als auch als Lichtquelle fungieren können. Im Ergebnis führten sie zu Entwicklungen wie Displays für Mobiltelefone, TV-Flachbildschirmen, Solarzellen und Halbleiterschaltkreisen. Aufgrund der enormen Auswirkungen dieser leitfähigen Polymere auf die Informationsgesellschaft erhielten im Jahr 2000 Prof. Shirakawa, Prof. MacDiarmid und Prof. Heeger den Nobelpreis für Chemie.