16.11.2010

Fünf Atome für guten Kontakt

Physiker untersuchen die Eignung von Molekülen als Leiter.

Physiker untersuchen die Eignung von Molekülen als Leiter.

Eine internationale Forschergruppe unter Leitung des Kieler Physikers Richard Berndt ist einer der zentralen Fragen in der Molekularelektronik nachgegangen. Ihre nun veröffentlichten Forschungsergebnisse zeigen, wie man kontrolliert einen Kontakt zu einem einzelnen Molekül herstellt und wie sich die Art des Kontakts auf seine elektrischen Eigenschaften auswirkt.

Abb.: Grafische Darstellung einer Kupferspitze, an deren Ende ein Kohlenstoffmolekül (C60) angeheftet ist. Das Molekül schwebt über einer Metalloberfläche, auf der sich fünf Kontakte befinden, die Atom für Atom zusammengebaut wurden. (Bild: Schull)

Die Physiker konstruierten auf einer Kupferoberfläche eine Reihe von Kontaktflächen, die jeweils nur aus wenigen Atomen bestanden. Mit einer scharfen Kupferspitze führten sie ein einzelnes Kohlenstoffmolekül (C60) an jeden dieser ultrakleinen Kontakte heran und bestimmten jeweils den elektrischen Widerstand. "Zunächst bestand die Verbindung zwischen Molekül und Oberfläche nur aus einem einzigen Atom", berichtet Koautor Guillaume Schull. "Indem wir die Zahl der Kontaktatome schrittweise erhöht haben, ließ sich der Strom durchs Molekül zunächst mehr als verzehnfachen." Im Fall von C60-Molekülen hat dieser positive Trend aber eine Grenze: "Ab fünf Kontaktatomen beginnt das Molekül selbst wie ein Flaschenhals für den Strom zu wirken", so Berndt.

Während in der belebten Natur molekulare Maschinen für nahezu jede denkbare technische Funktion existieren, steckt eine entsprechende Technologie noch in den Kinderschuhen. Seit einigen Jahren wird nach Wegen gesucht, aus einzelnen Molekülen elektrische Schaltungen zu bauen, die in Zukunft eine weitere Verkleinerung elektronischer Bauelemente ermöglichen können. Die Forschungsergebnisse sollen helfen, Eigenschaften und Prozesse auf der Skala einzelner Moleküle besser zu verstehen. Das Wissen um leitfähige Moleküle wird in die Entwicklung von elektronischen Bauteilen auf Basis organischer Materialien einfließen.

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel / AL


Weitere Infos:

  • Originalveröffentlichung:
    G. Schull, Th. Frederiksen, A. Arnau, D. Sanchez, R. Berndt: Atomic-scale engineering of electrodes for single-molecule contacts. Nature Nanotechnology, online 14. November 2010
    dx.doi.org/10.1038/NNANO.2010.215
  • Institut für Experimentelle und Angewandte Physik, Universität Kiel:
    www.physik.uni-kiel.de

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