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Sunday, 04 March 2007
nano switch
| We have simulated a truly nanoscale switch device. Responsible for the signal is a photoreactive single molecule. The results are published in Nature Nanotechnology.
VWS press release in German
Ein molekularer Schalter für die Elektronik
Neu in Nature Nanotechnology: Deutsch-spanisches Forscherteam
testet den kleinsten elektrischen Schalter - Signalgeber ist
ein Molekül.
"Immer kleiner, immer effizienter" lautet die Devise, wenn es
um die Entwicklung von Computern und anderen elektronischen
Geräten geht. Längst bewegen sich die Bauteile in
unvorstellbar kleinen Dimensionen; ein Silizium basierter
Transistor beispielsweise hat heute eine Seitenlänge von 90
Nanometern. Und die Entwicklung geht weiter: Größenordnungen
von einem Nanometer - das sind ein Milliardstel Millimeter! -
sollen die Bauteile der Zukunft haben.
Sie wären damit so klein wie Moleküle. Doch können Moleküle
als elektronische Bauelemente fungieren? Sie können, sagen
jene Wissenschaftler, die an der Grenze von Quantenphysik und
Elektronik auf dem jungen Gebiet der "Molekularen Elektronik"
forschen. Unter ihnen auch die von der Volkswagen-Stiftung mit
960.000 Euro geförderte Regensburger Nachwuchsgruppe um Dr.
Gianaurelio Cuniberti und Wissenschaftler der Universität
Madrid: Sie simulierten jüngst einen Schaltkreis, in dem ein
einzelnes organisches Molekül als elektrischer Schalter
agierte. Die Ergebnisse der Versuche sind in der aktuellen
März-Ausgabe der Zeitschrift Nature Nanotechnology
veröffentlicht.
Azobenzol heißt das Molekül, mit dem die Forscher einen der
bisher wohl kleinsten elektrischen Schalter simulierten. Das
Azobenzol gehört zu der Klasse von Molekülen, die in
verschiedenen räumlichen Strukturen vorliegen. Solche auch als
Isomere bezeichneten Zustände eines Moleküls können qualitativ
unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Sie reagieren
beispielsweise ganz unterschiedlich auf ein elektrisches Feld.
Diesen Umstand will man sich in der molekularen Elektronik
zunutze machen. Um die elektrischen Transporteigenschaften des
Azobenzol-Moleküls und seiner Isomere zu untersuchen, wählten
die Regensburger Physiker komplexe
Computersimulationstechniken.
Im Modell wurde das Molekül chemisch gebunden an zwei
metallischen Nanoröhrchen - bestehend aus Kohlenstoffatomen -,
die als Nanoelektroden wirken. Wurde nun eine elektrische
Spannung angelegt, konnten Ladungen durch das Molekül fließen.
In der Simulation zeigte sich, dass beide Isomere völlig
verschiedene elektrische Leitungseigenschaften aufweisen. Eine
Änderung der räumlichen Molekülstruktur - induziert zum
Beispiel durch Laserlicht unterschiedlicher Wellenlänge -
könnte demnach den Fluss des elektrischen Stroms dramatisch
verändern und somit eine Schaltfunktion auf der molekularen
Skala realisieren. Ein wichtiges Ergebnis: Die Schaltfähigkeit
wird besonders beeinflusst von den chemischen Gruppen, die das
Molekül an die Elektroden binden. Cuniberti und sein Team
planen weiterführende Untersuchungen, um die Effizienz und die
Stabilität dieses molekularen Schalters zu testen. Ihre
Ergebnisse werden wichtige Informationen zur Entwicklung
modernster Elektronik liefern. Bei aller Zuversicht wissen die
Forscher auch: "Auf den molekularen Computer wird man noch
eine Weile warten müssen."
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last modified: 2020.10.28 Wed
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Prof. Dr. Gianaurelio Cuniberti
secretariat:
postal address:
Institute for Materials Science
TU Dresden
01062 Dresden, Germany
visitors and courier address:
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