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Research & Technology

Minischalter: Zwei Atombindungen lang und ein Atom breit!

Ein internationales Forschungsteam der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) und des Donostia International Physics Centers in San Sebastián, Spanien, hat entdeckt, dass sich mit einem von ihm hergestellten molekularen Draht auch die Stromstärke regulieren lässt.

10.11.2017

Wer regelmäßig die HANNOVER MESSE besucht, der weiß, dass die weitere Miniaturisierung in der Elektronik in Zukunft zu Bauteilen führen wird, die nur noch aus wenigen oder einzelnen Molekülen bestehen. Sollen diese Komponenten auf der Nanoebene zu einem Stromkreis verbunden werden, sind so winzige Drähte erforderlich, wie sie das internationale Forschungsteam der CAU und des Donostia International Physics Centers aus einem einzelnen Molekül herstellt. Die Drähte sind gerade einmal zwei Atombindungen lang und ein Atom breit. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler machten nun eine erstaunliche Entdeckung: Über diese molekularen Drähte lässt sich auch die Stromstärke regulieren!

Der molekulare Draht funktioniert somit wie ein Nanostromschalter, was künftig seinen Einsatz in elektronischen Bauteilen im Nanomaßstab ermöglichen könnte. "Das ist der denkbar einfachste molekulare Draht, dünner und viel kürzer geht es nicht", erklärt der Kieler Physiker Torben Jasper-Tönnies. Wie bei größeren Schaltkreisen müssen auch bei diesem Nanodraht seine beiden Enden jeweils mit einer Metallelektrode verbunden werden, um den Strom messen zu können, der durch ihn hindurchfließt. Allerdings gibt es keine Metallklammern, die klein genug wären, um elektrische Kontakte im Nanomaßstab herzustellen. "Einzelne Moleküle in einem elektrischen Schaltkreis zu kontaktieren, ist ein Problem, das bisher noch nicht zufriedenstellend gelöst wurde und in der Forschung viel diskutiert wird", erklärt Jasper-Tönnies, der darauf verweist, dass die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler den neuen Draht aus einem Molekül entwickelten, um einen elektrischen Kontakt zu ermöglichen: "Das Besondere an unserem Draht ist, dass wir ihn senkrecht auf einer Metalloberfläche anbringen können. Das heißt, einer der beiden nötigen Kontakte ist im Draht gewissermaßen schon eingebaut." Den zweiten erforderlichen Kontakt stellte das Forschungsteam mit Hilfe eines Rastertunnelmikroskops (RTM) her.

Durch die dadurch ermöglichten Messungen konnten die Forscher feststellen, dass zwischen der Metallspitze des RTM und dem Nanodraht quantenmechanische Kräfte wirken, mit denen sich der Draht mechanisch verbiegen lässt. Auffällig dabei: Die Stromstärke reduziert sich, wenn der Draht nur leicht verbogen wird, steigt jedoch an, wenn er stark verbogen wird. Jasper-Tönnies: "Durch das Biegen des Drahtes konnten wir also den Strom an- oder ausschalten. Obwohl unser Draht so einfach aufgebaut ist, verhält er sich sehr komplex - das hat uns überrascht!"

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (D-24118 Kiel)
Website: http://www.uni-kiel.de

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