ÖSTERREICH JOURNAL NR. ÖSTERREICH JOURNAL NR. 199 / 22. 06. 2021 Wissenschaft & Technik Graphen 128 Atomares »Maßschneidern« nähert sich der makroskopischen Welt © Wikipedia / / CC-BY 4.0 / Alexander AlUS Die Eigenschaften von Materialien werden häufig durch Unvollkommenheiten in ihrer atomaren Struktur bestimmt, insbesondere wenn das Material selbst nur ein Atom dick ist, wie z.B. Graphen. Forscher der Universität Wien haben nun eine Methode entwickelt, die die kontrollierte Erzeugung derartiger Fehlstellen in Graphen auf Längenskalen erlaubt, die sich der makroskopischen Welt annähern. Die durch Mikroskopie in atomarer Auflösung bestätigten Forschungsergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift „Nano Letters“ veröffentlicht und dienen als wesentlicher Ausgangspunkt sowohl für das anwendungsorientierte Maßschneidern von Graphen als auch für die Entwicklung neuer Materialien. Graphen besteht aus Kohlenstoffatomen, die in einem maschendrahtähnlichen Muster angeordnet sind. Das nur ein Atom dicke Ma terial ist bekannt für seine vielen außergewöhnlichen Eigenschaften, wie z.B. extreme Festigkeit und bemerkenswerte elektrische Leitfähigkeit. Seit seiner Entdeckung haben ForscherInnen nach Möglichkeiten ge sucht, Graphen durch kontrollierte Manipulation seiner atomaren Struktur weiter maßzuschneidern. Bislang konnten solche Veränderungen jedoch nur lokal bestätigt Forscher der Universität Wien haben eine Methode entwickelt, die die kontrollierte Erzeugung von Fehlstellen in Graphen auf Längenskalen erlaubt, die sich der makroskopischen Welt annähern. »Österreich Journal« – http://www.oesterreichjournal.at werden, da die Abbildung großer Proben mit atomarer Auflösung und die Analyse großer Datensätze eine Herausforderung darstellten. Nun hat ein Team um Jani Kotakoski an der Universität Wien zusammen mit Nion Co. einen experimentellen Aufbau rund um ein atomar auflösendes Nion UltraSTEM 100 Mikroskop mit neuen Ansätzen zur Bildgebung und Datenanalyse durch maschinelles Lernen kombiniert, um die Kontrolle von Graphen auf atomarer Ebene in Richtung makroskopischer Probengrößen zu bringen. Der experimentelle Ablauf ist in Abbildung 1 dargestellt. Zu Beginn des Experiments wird Graphen durch Laserbestrahlung gereinigt und danach kontrolliert durch niederenergetische Argon-Ionen-Bestrahlung modifiziert. Da - nach wird die Probe unter Vakuum in das Mikroskop überführt, wo sie mithilfe eines automatischen Algorithmus mit atomarer Auflösung abgebildet wird. Die aufgenommenen Bilder werden an ein neuronales Netzwerk weitergeleitet, das die atomare Struktur erkennt und so einen umfassenden Überblick über die atomare Veränderung der Probe liefert. „Der Schlüssel zum erfolgreichen Experiment war die Kombination unseres einzigartigen Versuchsaufbaus mit den neuen automatisierten Bildgebungs- und maschinellen Lernalgorithmen“, sagt Alberto Trentino, der Hauptautor der Studie. „Die Entwicklung al - ler notwendigen Teile war der Erfolg echter Teamarbeit, die jetzt leicht für Folgeexperimente verwendet werden können“, fährt er fort. Tatsächlich erweitern die Forscher nach dieser gelungenen atomaren Veränderung von Graphen über große Bereiche einer Probe bereits die Methode, um die erzeugten strukturellen Unvollkommenheiten zum Beispiel zur Verankerung von Fremdatomen in der Struktur zu nutzen. „Wir sind begeistert von der Möglichkeit, mithilfe dieser Methode – ausgehend von der atomaren Ebene – neue Materialien zu erschaffen“, schließt der Leiter des Forschungsteams Jani Kotakoski. Die Forschung wurde durch den österreichischen Wissenschaftsfonds FWF und den Europäischen Forschungsrat (ERC) finanziert. Das „Wunder“-Material Graphen verheißt einen vielfältigen und weitreichenden Einsatz in der Elektronik der Zukunft, das die traditionelle Silizium-Technologie ergänzen oder sogar ersetzen könnte. n https://www.univie.ac.at/ https://de.wikipedia.org/wiki/Graphen
Foto: © Österreichische Nationalbibliothek ÖSTERREICH JOURNAL NR. 199 / 22. 06. 2021 Kultur Die Donau Eine Reise in die Vergangenheit – bis 7. November 2021 in der Österreichischen Nationalbibliothek 129 Aussicht von Nußdorf gegen Wien, gezeichnet und gestochen von Jos. und Peter Schaffer – „In Wien und Mainz bey Artaria Comp.“ Die Donau durchfließt auf über 2.800 Kilometern zehn Länder – so viele wie kein anderer Fluß der Erde. Mit diesem riesigen Einzugsgebiet ist sie eine wahre Le - bens ader für Europa. Die Österreichische Nationalbibliothek porträtiert diesen einmaligen Natur-, Kultur- und Lebensraum in ihrer neuen Sonderausstellung im Prunksaal „Die Donau“. Die Exponate, von denen viele erstmals öffentlich zu sehen sind, laden zu einer „Reise in die Vergangenheit“ ein und decken den gesamten Flußlauf von den Quellen im heutigen Deutschland bis zur Mündung im Schwarzen Meer ab. Die einzelnen Abschnitte der Schau thematisieren die Donau als Grenze, als verbindendes Element, als wichtigen Transportweg und als einmalige Naturlandschaft. Die Do - nau als Sehnsuchtsraum zeigt sich in den li - terarischen Texten etwa von Ingeborg Bachmann und Peter Handke und den farbenprächtigen Aquarellen von Jakob und Rudolf Alt. Diese Kunstwerke stammen wie die do - kumentarischen Fotografien von der Re gu - lierung der Donau oder die historischen Plä - ne und Handschriften zu den Befestigungsanlagen entlang der Donau aus den reichhaltigen Beständen der Bibliothek. Den Höhepunkt der Ausstellung bildet eine spektakuläre, 44 Meter lange Reproduktion der berühmten Pasetti-Karte. Diese ab 1857 vom k.k. Staats-Ministerium heraus - gegebene Landkarte bietet eine äußerst präzise Darstellung der Donau auf dem Gebiet der Habsburgermonarchie: Mitten im Prunksaal kann man damit den Fluß von Passau bis zum Eisernen Tor in we - nigen Minuten abschreiten. »Österreich Journal« – http://www.oesterreichjournal.at Ein europäischer Fluß Die Donau ist mit über 2.800 Kilometern Länge nach der Wolga der zweitlängste Fluß Europas. Mit Deutschland, Österreich, Slowakei, Ungarn, Kroatien, Serbien, Rumänien, Bulgarien, Moldawien und Ukraine durchfließt sie zehn Länder – so viele wie kein anderer Fluß auf der Erde. Gleich vier Hauptstädte – Wien, Bratislava, Budapest und Belgrad – liegen an ihren Ufern. Für das Habsburgerreich war sie eine Lebensader, wie kein anderer Fluß verband sie die vielen Reichsteile und Völkerschaften. In den Akten des Wiener Kongresses wur - de erstmals festgelegt, daß internationale Flüs - se allen Staaten für die Handelsschifffahrt offenstehen müssen und das galt natürlich auch für die Donau. Aber erst durch Ga ran - tien der europäischen Mächte im Frieden von
