26.04.2006

Molekulare Schalter

Bei einem neuartige molekularen Gatter lässt sich die Richtung des Signals über die Wellenlänge steuern.




Bei einem neuartige molekularen Gatter lässt sich die Richtung des Signals über die Wellenlänge steuern.

Elektronische Bauteile müssen immer kleiner werden: Die Miniaturisierung erreicht inzwischen den Maßstab von Nanometern (10 –9 m). In dieser Zwergenwelt stößt die klassische Halbleitertechnik an ihre Grenzen. Man braucht Schalter und andere Hilfsmittel, deren Ausmaße in der Größenordnung einzelner Moleküle liegen. Die Schwierigkeit liegt dabei in der Adressierbarkeit und der Kompatibilität der molekularen Systeme mit den vorhandenen nanoelektronischen Bauteilen. Bisher bekannte molekulare Systeme brauchen alle mindestens einen Schritt, bei dem eine Lösung in das System injiziert und unter Zeitaufwand wieder ausgespült werden muss.

L. Furtado, K. Araki, H. E. Toma und ihre Mitarbeiter von der Universität São Paulo (Brasilien) beschreiben nun erstmals ein optoelektronisches molekulares Gatter, das Licht direkt aufnimmt und elektrische Impulse abgibt. Es besteht aus einer Glaselektrode, auf die ein dünner, nanokristalliner Film aus TiO 2 aufgebracht wird. Daran adsorbiert ein Farbstoff, in diesem Fall ein Cluster aus drei Rutheniumpyrazincarboxylatkomplexen. Als Gegenelektrode dient eine Platinelektrode. Den Zwischenraum füllt eine Elektrolytlösung aus I 3/I 2 in CH 3CN.

Unter Belichtung werden Elektronen angeregt, es kommt zur Ladungstrennung und zum Stromfluss. Dessen Richtung ändert sich in Abhängigkeit von der eingestrahlten Wellenlänge: Bei 350 nm wandern die Elektronen von der Pt- zur Glaselektrode, bei 420 nm in die umgekehrte Richtung.

Bei 350 nm absorbiert die TiO 2-Schicht das Licht und gibt Elektronen an die darunter liegende Glaselektrode ab. Zum Ausgleich entzieht sie die entsprechende Menge an Elektronen dem Ruthenium-Cluster, das sie aus der Pt-Elektrode nachfüllt.

Bei 420 nm dagegen werden die Ruthenium-Komplexe dazu angeregt, Elektronen an die Pt-Elektrode abzugeben, den Nachschub dafür holen sie sich aus der TiO 2-Schicht.

Man erhält also einen Schalter, der sich durch Licht nicht nur einfach an- oder ausschalten lässt, sondern in dem man auch die Richtung des Signals mit Hilfe der geeigneten Wellenlänge steuern kann.

Quelle: Angewandte Chemie

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