Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nano-Schaltmatrix aus einzelnen Molekülen

25.09.2008
Berliner Forschern gelingt Fortschritt auf dem Weg zu molekularer Elektronik

Wissenschaftlern der Freien Universität Berlin und der Humboldt-Universität zu Berlin ist ein bedeutsamer Fortschritt in der Nanoforschung gelungen.

Die Gruppen um den österreichischen Experimentalphysiker Leonhard Grill und den Chemiker Stefan Hecht haben erstmals gezeigt, wie die Schalteffizienz von einzelnen Molekülen auf einer Oberfläche durch ihre Position gezielt variierten werden kann.

Dadurch lassen sich periodische Anordnungen von schaltbaren Molekülen mit einem Gitterabstand von nur drei Nanometern aufbauen, da sich der Ort des Schaltvorgangs präzise kontrollieren lässt. Dieser Abstand ist etwa 100.000 mal kleiner als der Durchmesser eines menschlichen Haares. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift "Nature Nanotechnology" veröffentlicht.

Ein zentrales Ziel der Nanotechnologie besteht darin, einzelne Moleküle zu elektronischen Bauelemente zusammenzufügen. Diese sogenannte Molekulare Elektronik würde Funktionen, die in Schaltkreisen, Sensoren und Maschinen Anwendung finden, auf ein heute kaum vorstellbares Maß verkleinern.

Bei industrieller Nutzung würde eine Vielzahl von Anwendungen revolutioniert. Trotz des enorm hohen Potenzials für diese extreme Form der Miniaturisierung stellt die Integration der molekularen Bausteine in komplexere Strukturen ein bislang ungelöstes Problem dar. Insbesondere das gezielte Ansteuern einzelner funktionaler Moleküle in den häufig durch Selbstorganisation erzeugten Strukturen gelang bisher nur durch zeitaufwendiges individuelles Kontaktieren mithilfe der Spitze eines Rastertunnelmikroskops.

Den Forscherteams um die Wissenschaftler Leonhard Grill und Stefan Hecht ist es nun gelungen, einen völlig neuen Lösungsansatz für dieses zentrale Problem zu entwickeln. Hierzu wurden maßgeschneiderte Schaltermoleküle synthetisiert und bezüglich ihrer Fähigkeit untersucht, auf einer Metalloberfläche zwischen zwei Zuständen ("an" und "aus") hin- und her zuschalten. Bereits in früheren Arbeiten konnte das Team zeigen, dass solche Schaltermoleküle reversibel betrieben, also an- und wieder ausgeschaltet werden können. Nun wurden die Moleküle durch das Anbringen chemischer Gruppen auf eine Weise modifiziert, dass sich der Ort des Schaltvorgangs präzise kontrollieren ließ. Es ergab sich ein periodisches Muster, eine Art "Nano-Schaltmatrix", auf der durch Anlegen von Spannungspulsen örtlich kontrollierbare reversible Schaltvorgänge innerhalb von selbstorganisierten molekularen Schichten möglich sind. Diese Schaltvorgänge ähneln den wiederholbaren Schreib- und Löschvorgängen in konventionellen Speichermedien, jedoch erfolgen diese in einer wesentlich kleineren Dimension.

Dank der fruchtbaren Zusammenarbeit von Oberflächenphysik und organischer Synthesechemie konnte in dieser Arbeit ein detailliertes Verständnis von molekularen Schaltprozessen an Metalloberflächen gewonnen werden. Die Ergebnisse erlauben es, die Schaltprozesse mit bisher unerreichter Präzision zu kontrollieren. Zwar sind die Ergebnisse der Grundlagenforschung zuzuordnen, doch skizzieren sie einen konzeptionell neuartigen Ansatz, molekulare Bauelemente individuell anzusteuern und damit die Möglichkeit, dass eine Molekulare Elektronik mit elektronischen Schaltkreisen auf der Nanometerskala eines Tages Wirklichkeit werden.

Weitere Informationen erteilen Ihnen gern:

Dr. Leonhard Grill
Institut für Experimentalphysik
Freie Universität Berlin
Tel.: (030) 8385-2805/6039 E-Mail:
leonhard.grill@physik.fu-berlin.de
Prof. Stefan Hecht, Ph.D.
Institut für Chemie
Humboldt-Universität zu Berlin
Tel.: (030) 2093-7365
E-Mail: sh@chemie.hu-berlin.de
Artikel:
"Nature Nanotechnology", November-Ausgabe, online bereits vom 14. September 2008 an
"Spatial periodicity in molecular switching"
Autoren: C. Dri, M. V. Peters, J. Schwarz, S. Hecht, L. Grill
doi: 10.1038/nnano.2008.269

Christine Boldt | idw
Weitere Informationen:
http://www.nature.com/nnano

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Optische Technologien für schnellere Computer / „Licht“ mit Wespentaille
16.08.2017 | Universität Duisburg-Essen

nachricht Sternenstaub reist häufiger in Meteoriten mit als gedacht
15.08.2017 | Max-Planck-Institut für Chemie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Im Focus: Wissenschaftler beleuchten den „anderen Hochtemperatur-Supraleiter“

Eine von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) geleitete Studie zeigt, dass Supraleitung und Ladungsdichtewellen in Verbindungen der wenig untersuchten Familie der Bismutate koexistieren können.

Diese Beobachtung eröffnet neue Perspektiven für ein vertieftes Verständnis des Phänomens der Hochtemperatur-Supraleitung, ein Thema, welches die Forschung der...

Im Focus: Tests der Quantenmechanik mit massiven Teilchen

Quantenmechanische Teilchen können sich wie Wellen verhalten und mehrere Wege gleichzeitig nehmen, um an ihr Ziel zu gelangen. Dieses Prinzip basiert auf Borns Regel, einem Grundpfeiler der Quantenmechanik; eine mögliche Abweichung hätte weitreichende Folgen und könnte ein Indikator für neue Phänomene in der Physik sein. WissenschafterInnen der Universität Wien und Tel Aviv haben nun diese Regel explizit mit Materiewellen überprüft, indem sie massive Teilchen an einer Kombination aus Einzel-, Doppel- und Dreifachspalten interferierten. Die Analyse bestätigt den Formalismus der etablierten Quantenmechanik und wurde im Journal "Science Advances" publiziert.

Die Quantenmechanik beschreibt sehr erfolgreich das Verhalten von Partikeln auf den kleinsten Masse- und Längenskalen. Die offensichtliche Unvereinbarkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

Anbausysteme im Wandel: Europäische Ackerbaubetriebe müssen sich anpassen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neue Einblicke in die Welt der Trypanosomen

16.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Maschinensteuerung an Anwender: Intelligentes System für mobile Endgeräte in der Fertigung

16.08.2017 | Informationstechnologie

Komfortable Software für die Genomanalyse

16.08.2017 | Informationstechnologie