Nano-Fingerabdruck eines zweidimensionalen Kristalls

Revolutionäres Konzept für Halbleiterelektronik verwirklicht

Elektronische Bauteile werden immer kleiner. In der Regel gehen Wissenschafter dabei den Weg, Elektronik zu „miniaturisieren“, also Bauteile immer weiter zu verkleinern. Die so genannte „bottom-up“-Elektronik dreht dieses Prinzip um: Aus den kleinsten Teilchen der Materie wie Atomen oder Molekülen sollen Halbleiterbauelemente zusammengesetzt werden.

Den breiten Bogen von der Grundlagenforschung bis hin zur konkreten Anwendung solcher „bottom-up“-Elektronik spannt nun eine Publikation in der aktuellen Ausgabe des renommierten Wissenschaftsmagazins „Nature“, an der Grazer Forscher entscheidend mitwirkten. Den Wissenschaftern des Instituts für Festkörperphysik der TU Graz gelang der Nachweis der Struktur von Einzelmolekül-Schichten: Die Moleküle bilden zweidimensionale Kristalle, die ihre niederländischen Forscherkollegen erfolgreich für elektronische Bauteile testeten.

Ob Computer, Handy oder Digitalkamera: In jedem modernen Elektrogerät stecken heute tausende Transistoren, die elektrische Signale schalten oder verstärken. Je kleiner diese Bauteile werden, desto mehr Möglichkeiten bieten die Geräte für die Nutzer. Im Rahmen einer internationalen Forschungskooperation, an der Wissenschafter aus den Niederlanden, Russland, Deutschland und Österreich mitwirkten, ist es nun gelungen, das bisherige Prinzip der Miniaturisierung von elektronischen Bauteilen auf den Kopf zu stellen. „Bei der „bottom-up“-Elektronik werden die Bauteile aus den kleinstmöglichen Einheiten der Materie zusammengefügt. Das Konzept ist revolutionär und erlaubt, elektronische Bauteile in kleinst möglichen Dimensionen mit einfachsten Mitteln zu gestalten“, sind die Physiker Roland Resel und Oliver Werzer vom Institut für Festkörperphysik der TU Graz überzeugt.

Den Grazer Wissenschaftern ist es gelungen zweidimensionale Kristalle auf einer Glasoberfläche nachzuweisen. Für die dazu notwendigen Messungen arbeiteten die Forscher auch an der Europäischen Synchrotronstrahlungsquelle in Grenoble, einer der weltweit stärksten Photonenquellen der Welt. Diese Strahlung eignet sich besonders, um den internen Aufbau von Materie – die Anordnung der einzelnen Atome und Moleküle – zu bestimmen. „Dabei konnten wir zeigen, dass die Moleküle einen zweidimensionalen Kristall mit einer Dicke von lediglich drei Nanometern bilden“, beschreibt Resel den typischen „Fingerabdruck“ – ein Ergebnis, das die grundlegende Basis für die Forschungsarbeit darstellt. Die Arbeit der österreichischen Forscher finanzieren der Österreichische Wissenschaftsfonds FWF und die Österreichische Nanoinitiative.

Originalarbeit:
Bottom-up organic integrated circuits. E. C. P. Smits, P. A. van Hal, S. Setayesh, S. G. J. Mathijssen, T. C. T. Geuns, K. A. H. A. Mutsaers, E. Cantatore, H. J. Wondergem, O. Werzer, R. Resel, S. Kirchmeyer, A. M. Muzafarov, S. A. Ponomarenko, B. de Boer, P. W. M. Blom, D. M. de Leeuw. Publiziert in Nature am 16. Oktober 2008
Rückfragen:
Ao.Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Roland Resel
Institut für Festkörperphysik
Email: roland.resel@tugraz.at
Tel: +43 (0) 316 873 8476