Lichtenberg-Professor Jascha Repp zeigt, dass man Moleküle miteinander
"verdrahten" kann. Ergebnisse jetzt aktuell in Science veröffentlicht
Regensburg (volkswagenstiftung/idw) - Auf der Suche nach immer kleineren und effizienteren Computern
und anderen elektronischen Geräten greifen die Wissenschaftlern nach neuen Komponenten: Moleküle als
Bauteile - Schalter, Speicherelemente, Dioden oder Transistoren - könnten die Elektronik in neue Dimensionen
befördern. Hat ein Silizium basierter Transistor derzeit eine Seitenlänge von 90 Nanometern, würde
man mit Molekülen Größenordnungen von nur noch wenigen Nanometern - das sind Millionstel Millimeter
- erreichen. Für einzelne Moleküle ist das bereits umgesetzt, doch komplexe molekulare Systeme waren
bisher nicht realisierbar. Dies könnte sich bald ändern: Wissenschaftlern des IBM Research Laboratory
in Zürich und der Universität Regensburg gelang es jetzt, bestimmte Moleküle in einem Rastertunnelmikroskop
als Schalter zu benutzen und miteinander zu "verdrahten". Mit im Team: Dr. Jascha Repp, der im März
dieses Jahres eine Lichtenberg-Professur an der Uni Regensburg antrat. Finanziert wird die Professur von der VolkswagenStiftung
mit rund 1,5 Millionen Euro. Die Ergebnisse sind veröffentlicht in der Science- Ausgabe vom 31. August 2007.
Der Mechanismus der bisher bekannten molekularen Schalter basiert meist auf drastischen mechanischen Verformungen.
Das heißt: Die Struktur des Moleküls verändert sich auch nach außen so sehr, dass eine Kopplung
mit weiteren Elementen unmöglich wird. Anders bei dem Ansatz von Liljeroth, Repp und Meyer. Sie verwendeten
Naphthalocyanin- Moleküle, organische Farbstoffmoleküle, die sich durch zwei Wasserstoffatome im Innern
eines ringförmigen Moleküls auszeichnen. Diese Wasserstoffatome konnten die Forscher durch kleinste Stromstöße
in ihrer Position verändern. Mit der Positionsverlagerung ging eine Veränderung der Leitfähigkeit
des Moleküls einher. Das Besondere daran: Das Umschalten führt zu keinerlei Bewegung an der Peripherie
des Moleküls, da die Wasserstoffatome, die für die Schaltstellung entscheidend sind, sich in einem geschützten
Hohlraum befinden.
Nun waren die Voraussetzungen für eine Kopplung mehrerer Schalter gegeben. In einem weiteren Experiment zeigten
die Physiker den ersten Schritt dazu, indem sie mehrere Moleküle mit Hilfe des Rastertunnelmikroskops aneinander
schoben. Durch Strompulse in ein Molekül konnten sie dann ein benachbartes Molekül schalten - ein erster
Schritt auf dem Weg zu komplexeren elektronischen Schaltungen. Der gefundene Mechanismus funktioniert für
eine ganze Klasse von ähnlich gebauten Molekülen und bildet damit die Grundlage für eine Reihe von
möglichen molekularen Schaltern der Zukunft. |