IBM lässt Molekül schalten

Kontaktaufnahme zum Molekül

Wesentlich für die Untersuchung der Eigenschaften von Molekülen ist die Fähigkeit, diese einzeln anzusprechen. Für diesen Zweck haben Riel und Lörtscher eine Methode erweitert, die "mechanically controllable break-junction (MCBJ)" genannt wird. Mit dieser Technik wird eine Metallbrücke auf einem isolierenden Substrat durch mechanische Beugung gedehnt. Irgendwann bricht die Brücke ab und schafft zwei Elektroden, die Spitzen in atomarer Größe besitzen.

Die Lücke zwischen den Elektroden könne mit Pikometer-Genauigkeit gesteuert werden - aufgrund des sehr hohen Übertragungsverhältnisses des Beugemechanismus. In einem nächsten Schritt wird eine Lösung organischer Moleküle auf der Spitze der Elektroden positioniert. Wenn die Verbindung sich schließt, überbrückt ein Molekül, das sich an beide Metallelektroden anbinden kann, die Lücke. Auf diesem Weg ist ein einzelnes Molekül zwischen den Elektroden "eingefangen" und die Messungen können durchgeführt werden, wie die Forscher mitteilen.

Die Moleküle, die untersucht wurden, sind speziell entwickelte organische Moleküle, die zirka 1,5 nm lang sind. Das ist ungefähr ein hundertstel der Größe eines aktuellen CMOS-Elements. Die Moleküle wurden entwickelt und synthetisiert von Professor James M. Tour und Mitarbeitern an der Rice University in Houston, Texas.

"Der Hauptvorteil der Ausnutzung von Transporteigenschaften auf molekularem Maßstab ist, dass diese fundamentalen Bausteine wesentlich kleiner als heutige CMOS-Elemente sind", erläutert die leitende Forscherin Heike Riel vom IBM Rüschlikon-Labor. "Darüber hinaus erzeugt chemische Synthese völlig identische Moleküle, die im Prinzip Bausteine ohne Varianz sind. Dies erlaubt uns, ein bekanntes Problem zu umgehen, das CMOS-Elemente betrifft, wenn sie auf immer kleinere Dimensionen geschrumpft werden. Zusätzlich hoffen wir, noch weitere, bisher unbekannte Eigenschaften zu entdecken, die Silizium und verwandte Materialien nicht haben."