Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ordnungsprinzipien bei Metallofullerenen: Kohlenstoff-Fussbälle als Datenspeicher

27.08.2009
Klein, kleiner, "Nano"-Datenspeicher. Als interessante Materialien für solche Miniatur-Speicher kommen beispielsweise Metallofullerene in Frage, das heisst Kohlenstoff-"Käfige" mit eingeschlossenen Metallverbindungen.

Untersuchungen von Empa-Forschern zeigen nun, dass Metallofullerene geordnete supramolekulare Strukturen mit unterschiedlichen Orientierungen ausbilden. Durch gezielte Manipulation dieser Orientierungen könnten Daten gespeichert und wieder ausgelesen werden.

Kohlenstoff existiert etwa als Diamant, als Graphit, als Nanoröhrchen - und auch als so genannte Fullerene. In die kugelförmige Struktur dieser "Käfige" - der bekannteste Vertreter mit 60 Kohlenstoffatomen besitzt exakt die Form eines herkömmlichen Fussballs - lassen sich Metallverbindungen einschliessen.

Es enstehen Metallofullerene mit einzigartigen elektronischen Eigenschaften, die sie für die IT-Industrie beispielsweise als "Nano"-Datenspeicher interessant machen. Zusammen mit Kollegen der Universität Zürich, des Paul Scherrer Instituts sowie des Leibniz-Instituts in Dresden haben Empa-Forscher aus der Abteilung "nanotech@surfaces" Metallofullerene untersucht und konnten zeigen, dass diese - aufgebracht auf einer Oberfläche - geordnete Inseln identisch orientierter Moleküle bilden. Dabei wiesen die eingeschlossenen Metallverbindungen unterschiedliche Orientierungen auf. Könnte nun durch externe Stimuli - analog einem Schalter - eine Orientierung in eine andere umgekippt werden, wäre dies ein Grundmechanismus für die Datenspeicherung.

Die Empa-Forscher haben ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Physical Review B veröffentlicht, deren Redaktion das Paper nun als "Highlight" auf der Homepage der American Physical Society anpreist(http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevB.80.081403).

Fussbälle mit Inhalt

Fullerene wurden als dritte Modifikation des Kohlenstoffs in den 1980er-Jahren entdeckt. Schon bald danach waren Forscher von der Idee fasziniert, einzelne Fremdatome oder -verbindungen in die Struktur dieser "Nanokäfige" einzuschliessen. Die Synthese solcher Moleküle, so genannter endohedraler Komplexe, gelang nur wenige Jahre später. Vor allem Metallofullerene haben das Interesse der IT-Branche, aber auch der Medizin geweckt. So basiert ein Kontrastmittel für Magnetresonanztomografie auf Metallofullerenen.

Bei den durch die Empa-Forscher untersuchten Molekülen handelt es sich also um endohedrale Metallofullerene, deren Struktur aus 80 Kohlenstoffatomen besteht, die ein Trimetallnidrid (1 Stickstoffatom, 3 Metallatome) einschliesst. Als Metall wurde Dysprosium (Ordnungszahl 66) aus der Gruppe der Lanthanoide verwendet. Endohedrale Komplexe lassen sich nicht mit allen Metallen des Periodensystems bilden; mit den Lanthanoiden ist dies möglich. Anwendungen für Dysprosium finden sich sonst nur wenige. Es wird beispielsweise als Legierung mit Blei für die Abschirmung von Kernreaktoren eingesetzt.

Die Forscher brachten für ihre Untersuchungen eine hauchdünne Einzelschicht der Metallofullerene auf einer Kupferunterlage auf. Dann beobachteten sie mit dem Rastertunnelmikroskop und mittels Photoelektronenbeugung an der "Swiss Light Source" (SLS), der Synchrotronquelle des Paul Scherrer Instituts, wie sich die Metallofullerene auf der Unterlage ordnen. Die Untersuchungen zeigten dabei unter anderem, dass die eingeschlossene Metallverbindung die Unterlage "spürt" und entsprechend die passenden Orientierungen annimmt.

Literaturhinweis
"Looking inside an endohedral fullerene: Inter- and intramolecular ordering of Dy3N @ C80 (Ih) on Cu(111)", M. Treier, P. Ruffieux, R. Fasel, F. Nolting, S. Yang, L. Dunsch and T. Greber, Physical Review B 80, 081403(R) (2009)
Weitere Informationen
Prof. Dr. Roman Fasel, nanotech@surfaces, Tel. +41 44 823 43 48, roman.fasel@empa.ch

Sabine Voser | idw
Weitere Informationen:
http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevB.80.081403
http://www.empa.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Proteintransport - Stau in der Zelle
24.03.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

nachricht Neuartige Halbleiter-Membran-Laser
22.03.2017 | Universität Stuttgart

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: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise