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 Erste Beweise für Quelle extragalaktischer Teilchen
13.07.2018 | Technische Universität München

nachricht MAGIC-Teleskope finden Entstehungsort von seltenem kosmischen Neutrino
13.07.2018 | Max-Planck-Institut für Physik

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: Erste Beweise für Quelle extragalaktischer Teilchen

Zum ersten Mal ist es gelungen, die kosmische Herkunft höchstenergetischer Neutrinos zu bestimmen. Eine Forschungsgruppe um IceCube-Wissenschaftlerin Elisa Resconi, Sprecherin des Sonderforschungsbereichs SFB1258 an der Technischen Universität München (TUM), liefert ein wichtiges Indiz in der Beweiskette, dass die vom Neutrino-Teleskop IceCube am Südpol detektierten Teilchen mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Galaxie in vier Milliarden Lichtjahren Entfernung stammen.

Um andere Ursprünge mit Gewissheit auszuschließen, untersuchte das Team um die Neutrino-Physikerin Elisa Resconi von der TU München und den Astronom und...

Im Focus: First evidence on the source of extragalactic particles

For the first time ever, scientists have determined the cosmic origin of highest-energy neutrinos. A research group led by IceCube scientist Elisa Resconi, spokesperson of the Collaborative Research Center SFB1258 at the Technical University of Munich (TUM), provides an important piece of evidence that the particles detected by the IceCube neutrino telescope at the South Pole originate from a galaxy four billion light-years away from Earth.

To rule out other origins with certainty, the team led by neutrino physicist Elisa Resconi from the Technical University of Munich and multi-wavelength...

Im Focus: Magnetische Wirbel: Erstmals zwei magnetische Skyrmionenphasen in einem Material entdeckt

Erstmals entdeckte ein Forscherteam in einem Material zwei unabhängige Phasen mit magnetischen Wirbeln, sogenannten Skyrmionen. Die Physiker der Technischen Universitäten München und Dresden sowie von der Universität zu Köln können damit die Eigenschaften dieser für Grundlagenforschung und Anwendungen gleichermaßen interessanten Magnetstrukturen noch eingehender erforschen.

Strudel kennt jeder aus der Badewanne: Wenn das Wasser abgelassen wird, bilden sie sich kreisförmig um den Abfluss. Solche Wirbel sind im Allgemeinen sehr...

Im Focus: Neue Steuerung der Zellteilung entdeckt

Wenn eine Zelle sich teilt, werden sämtliche ihrer Bestandteile gleichmässig auf die Tochterzellen verteilt. UZH-Forschende haben nun ein Enzym identifiziert, das sicherstellt, dass auch Zellbestandteile ohne Membran korrekt aufgeteilt werden. Ihre Entdeckung eröffnet neue Möglichkeiten für die Behandlung von Krebs, neurodegenerative Krankheiten, Alterungsprozessen und Virusinfektionen.

Man kennt es aus der Küche: Werden Aceto balsamico und Olivenöl miteinander vermischt, trennen sich die beiden Flüssigkeiten. Runde Essigtropfen formen sich,...

Im Focus: Magnetic vortices: Two independent magnetic skyrmion phases discovered in a single material

For the first time a team of researchers have discovered two different phases of magnetic skyrmions in a single material. Physicists of the Technical Universities of Munich and Dresden and the University of Cologne can now better study and understand the properties of these magnetic structures, which are important for both basic research and applications.

Whirlpools are an everyday experience in a bath tub: When the water is drained a circular vortex is formed. Typically, such whirls are rather stable. Similar...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Interdisziplinäre Konferenz: Diabetesforscher und Bioingenieure diskutieren Forschungskonzepte

13.07.2018 | Veranstaltungen

Conference on Laser Polishing – LaP: Feintuning für Oberflächen

12.07.2018 | Veranstaltungen

Materialien für eine Nachhaltige Wasserwirtschaft – MachWas-Konferenz in Frankfurt am Main

11.07.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Interdisziplinäre Konferenz: Diabetesforscher und Bioingenieure diskutieren Forschungskonzepte

13.07.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Maschinelles Lernen: Neue Methode ermöglicht genaue Extrapolation

13.07.2018 | Informationstechnologie

Fachhochschule Südwestfalen entwickelt innovative Zinklamellenbeschichtung

13.07.2018 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics