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Molekulare Drähte im Fokus

11.04.2011
Jülicher Forscher erarbeiten Grundlagen für maßgeschneiderte Bauteile in der Nanoelektronik

Ein einziges Molekül als elektronisches Bauteil: In der Nanoelektronik ist diese Idee eine Vision, auf die Wissenschaftler gezielt hinarbeiten. Jülicher Forscher haben nun zusammen mit Kollegen aus Dresden und Osnabrück die Leitfähigkeit eines prototypischen molekularen Drahtes untersucht.

Dabei ergaben ihre Experimente, dass bisherige theoretische Annahmen den Stromfluss durch das Molekül nicht ausreichend beschreiben, wie sie in der Fachzeitschrift "Physical Review B" berichten. Geeignete Modelle aber sind die Voraussetzung, um vorherzusagen, welche Moleküle sich als Nanodrähte eignen oder helfen könnten, diese maßzuschneidern. (Originalartikel: DOI: 10.1103/PhysRevB.83.155402)

Die Forscher führten ihre Untersuchungen mithilfe der Rastertunnel-Mikroskopie durch. Bei dieser Methode registriert eine winzige Metallspitze atomare Strukturen und Unebenheiten im Nanometerbereich als kleinste elektrische Ströme. Um die Leitfähigkeit eines einzelnen Moleküls zu messen, hatten die Wissenschaftler dieses Molekül an einem Ende mit der Nadelspitze des Mikroskops "gepackt" und dann langsam von einer Oberfläche abgezogen. Sie konnten so die Leitfähigkeit des Moleküls für verschieden starke Ankopplungen des Moleküls an die Unterlage bestimmen.

Die Ergebnisse aus diesen Experimenten stellten die Wissenschaftler anschließend den bisher üblichen Berechnungen der Leitfähigkeit in Molekülen gegenüber. Das Ergebnis: Die verwendeten Simulationen beschreiben die Situation in den molekularen Drähten nur unzureichend. "Durch unsere Experimente haben wir identifiziert, wo das Problem liegt: Die Wechselwirkungen der Elektronen in einem Molekül müssen anders berücksichtigt werden als bisher", sagt Professor Stefan Tautz vom Peter Grünberg Institut im Forschungszentrum Jülich. "Nun gilt es, die Berechnungsgrundlagen so anzupassen, dass sie die realen Zustände besser widerspiegeln." Gelingt dies, lassen sich molekulare Drähte schon im Computer mit Hilfe von Modellrechnungen maßschneidern.

Peter Grünberg Institut, Bereich Functional Nanostructures at Surfaces (PGI-3):
http://www.fz-juelich.de/pgi/pgi-3/EN/Home/home_node.html
Originalartikel unter:
http://prb.aps.org/abstract/PRB/v83/i15/e155402
Ansprechpartner:
Prof. Stefan Tautz
Tel. 02461/61-4561
s.tautz@fz-juelich.de
Pressekontakt:
Dr. Barbara Schunk; Erhard Zeiss
Tel.: 02461 61 8031/-1841
b.schunk@fz-juelich.de; e.zeiss@fz-juelich.de
Das Forschungszentrum Jülich...
... betreibt interdisziplinäre Spitzenforschung, stellt sich drängenden Fragen der Gegenwart und entwickelt gleichzeitig Schlüsseltechnologien für morgen. Hierbei konzentriert sich die Forschung auf die Bereiche Gesundheit, Energie und Umwelt sowie Informationstechnologie. Einzigartige Expertise und Infrastruktur in der Physik, den Materialwissenschaften, der Nanotechnologie und im Supercomputing prägen die Zusammenarbeit der Forscherinnen und Forscher. Mit rund 4 600 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern gehört Jülich, Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, zu den großen Forschungszentren Europas.

Erhard Zeiss | Forschungszentrum Juelich
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de

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