Der Atomstaubsauger

Forscher des CNRS haben ein neue Möglichkeit entdeckt, Strukturen auf atomarer Ebene herzustellen. Anstatt dies mit Hilfe der Spitze eines Rastertunnelmikroskops (STM) Atom für Atom zu tun, benutzten die Forscher einen Molekül-Assembler, der die Atome durch Ansaugen an die Oberfläche transportieren kann.

Nanostrukturen werden traditionell mit Hilfe eines Rastertunnelmikroskops hergestellt. Diese Anlage ist jedoch sehr langsam, da die Atome einzeln bearbeitet werden müssen. Um dieses Problem zu umgehen, haben die Forscher über eine andere Möglichkeit nachgedacht, Atomkonstruktionen zu realisieren: sie haben ein Molekül entwickelt, das die einzelnen Atome erfassen und zusammenfügen kann. Die erste Hürde wurde dabei von den Forschern des Zentrums für Materialentwicklung und Strukturanalysen (CNRS Toulouse) und des Instituts für Experimentalphysik der Freien Universität Berlin genommen. Sie haben ein Molekül entwickelt, das einzelne Metallatome auf der Oberfläche eines Metalls versammeln kann. Dieses Molekül hat sechs „Beine“ und kann durch die Spitze des STM bewegt werden. Vier dieser Beine bilden einen Käfig, in dem sich die Atome verfangen, da sie durch die Phenylgruppen (Zyklus aus sechs Kohlenstoffatomen) im Zentrum des Moleküls angesaugt werden.

Hat sich das Molekül mit Atomen gefüllt (es kann davon bis zu fünf transportieren), wird es durch die Spitze des STM mit seiner gesamten Ladung zu seinem Bestimmungsort verschoben. Dort wird das Molekül entfernt und die Atomladung wird mit einer Lokalisierungsgenauigkeit unter 0,1 Nanometer auf der Oberfläche befreit. Diese verschiedenen Phasen werden durch Anpassung des Tunnelstroms kontrolliert.

Diese Art von Molekül-Assemblern müsste die Herstellung von Atomdrähten an der Oberfläche eines Isolators vereinfachen. Sie werden zum Verständnis der Phänomene elektronischen Transportes auf atomarer Ebene beitragen. Diese Moleküle können auch zur Reinigung von Oberflächen benutzt werden.

Kontakt: Christian Joachim
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Quelle: Webseite des CNRS, 5.12.2005
Redakteur: Dimitri Pescia, dimitri.pescia@diplomatie.gouv.fr

Wissenschaft Frankreich Nr. 90 vom 22. Dezember 2005