Gesundheit : Ein Schaltkreis aus winzigen Molekülen

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Vor 30 Jahren kostete ein Megabit Speicherplatz mehr als 70000 Euro, heute noch so viel wie ein Gummibärchen. Mikrochips sind preiswert. Aber für viele künftige Anwendungen sind sie noch nicht billig und klein genug. Daher werfen Physiker wie Jürgen P. Rabe gerne einen Blick in die Natur, wo sich elektronische Prozesse zwischen winzigen Molekülen abspielen. „Das muss man irgendwie nachbauen können“, sagt er.

Einen Schritt in diese Richtung haben Rabe und sein Mitarbeiter Frank Jäckel an der Berliner HumboldtUniversität getan: Sie haben ein Molekül zum Bestandteil eines Transistors, eines elektronischen Schalters, gemacht. Das Molekül fungiert als eine von drei Elektroden des Transistors, als Steuereinheit. Es regelt den Strom, der durch den Transistor fließt. Zumindest eine der Elektroden sei damit nun 100-mal kleiner als bei allen Versuchen zuvor.

Das Experiment besticht durch den einfachen Aufbau: Mit einer Einwegspritze verteilen die Forscher die in einer Flüssigkeit gelösten Moleküle auf einem Plättchen aus Graphit. Die Moleküle ordnen sich daraufhin entsprechend der Kristallstruktur des Graphits. Nun können sich die Physiker ein einzelnes Molekül mit der Spitze eines Rastertunnelmikroskops anschauen. Die nadelfeine Spitze des Mikroskops stellt gleichzeitig eine der drei Elektroden des Transistors dar.

Bei der Auswahl des Moleküls haben sich die Forscher an das Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz gewandt. Dort arbeiten Forscher schon seit langem mit „Hexabenzocoronen“ (HBC). Die komplexen HBC-Moleküle haben überraschende elektronische Eigenschaften und bereits als Material für organische Solarzellen von sich reden gemacht.

Zur Illustration legt Rabe ein Plastikmodell des HBC-Moleküls auf den Tisch. Mit seinen vielen Armen sieht das Molekül wie eine Spinne aus. Eine Spinne, die nach einem zweiten, kleineren Molekül (Donor) greift. Lagert sich letzteres an einem der Arme an, ändert sich dort das elektrische Feld.

„Mit der Spitze des Rastertunnelmikroskops können wir den Strom mit oder ohne Zugabe des Donors messen“, sagt Rabe. Die Ergebnisse unterscheiden sich deutlich voneinander. Der chemische Transistor lässt sich daher durch die Zugabe von Donor-Molekülen steuern. tdp

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