Science
27.06.2011

Graphen überträgt bis 30 GB Daten pro Sekunde

Das Material Graphen gilt in Wissenschaftskreisen als großer Hoffnungsträger für neue Produktentwicklungen. Graphen, das eine wabenförmige Kohlenstoffstruktur aus nur einer einzigen Atomschicht aufweist, besitzt eine Reihe von interessanten optischen und elektronischen Eigenschaften. Am Institut für Photonik der TU Wien konnten Wissenschaftler nun zeigen, wie Graphen zur raschen Umwandlung von Lichtpulsen in elektrische Signale verwendet werden kann.

Laut den Erkenntnissen, die nun im Fachjournal „Nano Letters“ veröffentlicht werden, könnte über Graphen der Datenaustausch zwischen Computern entscheidend beschleunigt werden. So könnten Lichtdetektoren, die aus dem neuen Material hergestellt werden, Datenvolumina von mehr als 30 Gigabyte pro Sekunde übertragen – vorausgesetzt, man schöpft die maximal mögliche Frequenz von 262 GHz aus. Inwieweit das technisch umsetzbar ist, werde sich erst zeigen, doch das Resultat verdeutliche das große Potential von Graphen für besonders schnelle optoelektronische Bauteile, so Thomas Müller von der TU Wien.

Graphen ermöglicht neuartige Licht-Detektoren
Der wesentliche Grund für die hohen Frequenzen, die man mit den neuartigen Licht-Detektoren erreichen könne, sei die kurze Lebensdauer der Ladungsträger in Graphen. Die Elektronen, die durch das Licht aus ihrem Platz gelöst werden und zum elektrischen Stromfluss beitragen, suchen sich schon nach wenigen Picosekunden (Millionstel einer Millionstelsekunde, 10^(-12) Sekunden) einen neuen, festen Platz – und sobald das geschehen ist, kann auch schon das nächste Lichtsignal kommen, neue Photoelektronen herauslösen und das nächste elektrisches Signal erzeugen.

Dass Graphen in der Lage ist, Licht ungeheuer schnell in elektrische Signale umzuwandeln, hatte Müller bereits im Vorjahr bewiesen. Die genaue Reaktionszeit des Materials konnten aufgrund nicht vorhandener Messmethoden zunächst aber noch nicht genau bestimmt. Bei den nun stattgefundenen Experimenten an der TU Wien wurden deshalb kurz hintereinander zwei ultrakurze Laserpulse auf den Graphen-Photodetektor abgefeuert und damit der dabei entstehende Strom gemessen.

TU Wien erforscht Reaktionszeiten

Um die maximale Frequenz feststellen zu können, mit denen die Detektoren betrieben werden können, variierten die Wissenschafter den zeitlichen Abstand zwischen den Impulsen. Damit konnte die genau Reaktionszeit der Detektoren auf Lichtbestrahlung herausgefunden und somit Rückschlüsse auf die theoretisch mögliche maximale Übertragungsrate von Daten gezogen werden.