Rezension

Self-rolled Micro- and Nano­architectures

Vladimir M. Fomin: Self-rolled Micro- and Nano­architectures, De Gruyter, Berlin und Boston 2021, geb., 148 Seiten, ca. 105 €, ISBN 9783110574104

Die Erweiterung zweidimensionaler Strukturen in die dritte Dimension ist ein Trend in verschiedenen Forschungsbereichen wie Elektronik, Photonik, Plasmonik und Magnetismus. Dieser Ansatz bietet die Möglichkeit, konventionelle Funktiona­litäten zu modifizieren und neue hervorzubringen. Dazu gilt es, Vektor­potentiale anzupassen, die anisotrope und chirale Effekte induzieren. Unter verschiedenen komplex geformten Architekturen sind Systeme mit gekrümmter Geometrie und nicht trivialer Topologie besonders aussichtsreich, da diese neue Plattformen darstellen, um Auswirkungen von Topologie und Geometrie auf elektronische, optische und magnetische Eigenschaften zu untersuchen. Der bedeutende Fortschritt bei der Herstellung freistehender Nano­architekturen, vor allem durch spannungsgesteuertes selbstorganisiertes Aufrollen, optische 3D-Lithographie und 3D-Nanoprinting mittels Elektronen- und Ionenstrahl-induzierter Direktabscheidung (FEBID und FIBID), hat in den letzten Jahren viele neu­artige Nanoarchitekturen verfügbar gemacht. Die Analyse von topologisch nichttrivialen Mengen ist ausschlaggebend für die Physik von Halbleitern, Supraleitern, Graphen sowie für Elektronik, Magnetismus, Optik, Thermoelektrizität und Quanten-Computing.

Das Buch von Vladimir M. Fomin, Professor am Institut für Integrative Nanowissenschaften, Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoff-forschung Dresden, widmet sich der Theorie der Erscheinungsformen von Topologie und Geometrie in verschiedenen Mikro- und Nanoarchitekturen. Diese umfassen selbstgerollte Dünnschicht-Supraleiter und mag­netische Mikrospulen, halbleitende mehrschalige Nanoarchitekturen, röhrenförmige katalytische Mikromotoren und aufgerollte optische Mikrokavitäten. Dabei behandelt der Autor die Dynamik topologischer Defekte, wie Abrikosov-Vortizes und sogenannte Phasenschlüpfe, in zylindrischen und helikalen Supraleitern sowie die Magnetisierungsdynamik in chiralen Dünnschichtsys­temen. Außerdem geht er auf die Theorie von Phononen in Halbleiter-Architekturen und auf deren thermoelektrische Anwendungen ein als auch auf die Antriebsmechanismen katalytischer Mikromotoren. Den Schluss bildet die Diskussion der topologischen Merkmale elektromagnetischer Felder in aufgerollten Mikrokavitäten. Ein kurzer Ausblick fasst die wichtigsten Aspekte der fünf vorherigen Kapitel zusammen.

Die fünfzehn Seiten Literatur­angaben erscheinen angesichts der vielfältigen Thematik angemessen. Die Verweise folgen einer holistischen physikalischen Sichtweise mit grundlegenden theoretischen Einführungen. Dabei stehen moderne analytische und numerische Methoden im Vordergrund, während moderne dreidimensionale Herstellungsmethoden nur knapp aufgeführt werden. Dafür findet sich reichlich Originalliteratur.

Das Buch ist für Studierende geeignet, die sich einen breiten Überblick über die geometrischen und topologischen Aspekte verschiedener Festkörpersysteme verschaffen wollen. Fachleuten aus den Gebieten von Nanophysik und Nanotechnologien bietet es einen fachübergreifenden Wissenstransfer.

Priv.-Doz. Dr. habil. Oleksandr V. Dobrovolskiy

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