Moleküle als Bauteile

Auf der Suche nach immer kleineren und effizienteren Computern und anderen elektronischen Geräten greifen die Wissenschaftler 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 nm, würde man mit Molekülen Größenordnungen von nur noch wenigen Nanometern erreichen. Für einzelne Moleküle ist das bereits umgesetzt, doch komplexe molekulare Systeme waren bisher nicht realisierbar.

Wissenschaftlern des IBM Research Laboratory in Zürich und der Universität Regensburg ist es gelungen, bestimmte Moleküle in einem Rastertunnelmikroskop als Schalter zu benutzen und miteinander zu „verdrahten“. Für die Versuche wurden Naphthalocyanin- Moleküle verwendet.

Dies sind 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. In einem weiteren Experiment zeigten die Physiker den ersten Schritt zur Kopplung mehrerer Schalter, indem sie mehrere Moleküle mit Hilfe des Rastertunnelmikroskops aneinander schoben. Durch Strompulse in ein Molekül konnten sie dann ein benachbartes Molekül schalten