Forscher der University of California am Standort Irvine haben aus Perowskit-Molekülen eine zweidimensionale Folie hergestellt, ähnlich Graphen, das aus Kohlenstoffatomen besteht. 2D-Materialien haben oft ungewöhnliche elektronische Eigenschaften, die auch von Perowskit erwartet werden. Xiaoqing Pan will das Material in der Energieumwandlung und in Quantencomputern einsetzen.
Bisher sind alle Versuche, zweidimensionale Perowskite etwa mit gepulsten Laserstrahlen herzustellen, gescheitert. Das liegt an der komplexen Struktur des Kristalls. Pans interdisziplinäre Gruppe versuchte es mit der Molekularstrahlepitaxie. Dabei handelt es sich um eine Technik, mit der in einem Hochvakuum einzelne Atome oder Moleküle auf einer Unterlage abgeschieden werden. Der Molekularstrahl lässt sich so steuern, dass gewünschte Formen in höchster Präzision entstehen.
"Die meisten zweidimensionalen Folien können per Klebestreifen von einem Block abgezogen (Graphen) oder durch ein chemisches Abscheideverfahren hergestellt werden", so Pan. Grund seien schwache Van-der-Waals-Kräfte, die sie zusammenhalten. Bei Perowskiten sei das grundlegend anders. Sie würden in allen Richtungen von starken Kräften zusammengehalten. Mit der MBE-Technik sei es jedoch möglich, präzise Strukturen zu erzeugen.
Untersuchungen mit dem Elektronenmikroskop, und hierbei der Aberrationskorrektur, geben den Forschern Recht. Dieses Höchstleistungsgerät macht noch die feinsten Strukturen sichtbar. Diese Möglichkeit hat eine wichtige Rolle bei der Verfeinerung der Abscheidetechnik gespielt. Ein Hindernis auf dem Weg zur technischen Nutzung ist der hohe Zeitaufwand, der zur Herstellung benötigt wird. Das rührt daher, dass praktisch jedes einzelne Molekül korrekt platziert werden muss. Diesen Prozess gilt es jetzt zu beschleunigen.
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