Kollektiver Wandel des Charakters
Physiker der TU Graz untersuchen in dünnen Schichten die Wechselwirkung organischer Moleküle.
Die elektronischen Bauelemente der Zukunft sollen schneller, leistungsfähiger und immer kleiner werden. Die Vision der ultimativen Miniaturisierung sind einzelne Moleküle, die elektrisch leiten und schalten. Um dieser Vision näher zu kommen, werden die Wechselwirkungen und physikalischen Eigenschaften von Molekülen genau erforscht. David Egger, Forscher am Institut für Festkörperphysik der TU Graz, ist dabei auf ein Phänomen gestoßen: Im Kollektiv verhalten sich die chemischen Bauteile nicht als „Einzelkämpfer“, sondern arbeiten zusammen.
In seiner Doktorarbeit hat der Physiker in einem Forschungsaufenthalt bei Georg Heimel an der Humboldt-Universität zu Berlin die Eigenschaften von organischen Molekülen in verschiedenen Situationen untersucht. Dabei hat sich ein überraschendes Phänomen offenbart: Zwei organische Moleküle, die individuell betrachtet sehr ähnliche physikalische Eigenschaften haben, zeigen im Kollektiv einer Nanometer dünnen Schicht völlig unterschiedliche Charakteristika.
„Wenn die Moleküle kooperieren, ändern sich plötzlich wichtige elektrische Kennzahlen wie die Leitfähigkeit oder das elektrische Verhalten bei Erwärmung“, erklärt Egger. Als Ursache haben die Forscher kooperatives elektrostatisches Verhalten ausgemacht. Es entsteht durch die Bildung lokaler intramolekularer Dipole in ansonsten nichtpolaren Bereichen, vermuten die Forscher.
Ein grundlegendes Verständnis von derartigen Phänomenen im Nanobereich ist für die Entwicklung neuartiger Bauteile, etwa für die Chipindustrie, essentiell. Da bestimmte physikalische Prozesse für Experimente nur schwer unter kontrollierten Bedingungen zugänglich sind, nutzt Egger zum besseren Verständnis die Modellierung und Simulation an Hochleistungsrechnern und untersucht die Wechselwirkung von Molekülen in dünnen Schichten so unter stabilen Bedingungen.
TU Graz / PH
