Nano-Kabel unter die Lupe genommen

2. März 2009, 09:06
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Elektrische Eigenschaften molekularer Drähte untersucht - Verhältnisse in allerkleinsten Bereichen unterscheiden sich deutlich von der Makro-Welt

Berlin/Wien - Die elektrischen Eigenschaften molekularer Drähte haben Wissenschafter der Freien Universität Berlin um den aus Graz stammenden Experimentalphysiker Leonhard Grill erstmals im Detail vermessen. Bei diesen speziellen Drähten handelt es sich um organische Polymere, also Ketten aus einzelnen Molekülen. "Fernziel ist der Einsatz solcher molekularen Drähte als extrem miniaturisierte 'Kabel' mit einem Durchmesser von nur etwa einem Nanometer (ein Nanometer ist der millionste Teil eines Millimeters) in Computern und sonstigen elektronischen Schaltungen der Nanotechnologie", erklärte Grill. Die Arbeiten wurden in den jüngsten Ausgabe der Wissenschaftszeitschrift Science veröffentlicht.

Doch zuvor müssen die Grundlagenforscher aber erst die genauen Eigenschaften solcher möglichen Bauteile ergründen. Denn wie sich in der jüngsten Vergangenheit bereits mehrfach bestätigt hat, unterscheiden sich die Verhältnisse in der Makrowelt ganz erheblich von den Verhältnissen in den Nano-Welt, nicht zuletzt machen sich sogenannte Quanteneffekte bemerkbar.

Expionentiell wachsender Widerstand

Wie sich bei den Experimenten zeigte, machen die molekularen Drähte dabei keine Ausnahmen. Beispielsweise nimmt der elektrische Widerstand in herkömmlichen Kupferleitungen mit zunehmender Länge des Drahtes kontinuierlich - linear - zu. Bei den molekularen Drähten passieren solche Änderungen exponentiell, bei doppelter Länge ist der Widerstand gleich um ein Vielfaches höher, erklärte Grill.

Um die Messungen durchführen zu können, lassen die Berliner Physiker Polymerketten mittels selbst entwickelter Verfahren auf einer Goldoberfläche wachsen bzw. einzelne Moleküle zu einer Kette werden. Anschließend erfassten die Forscher mit der extrem feinen Spitze eines Rastertunnelmikroskops eines der freien Enden Ende des Polymers und zogen eine einzelne Molekülkette - gleichsam Glied für Glied - von der Goldunterlage in die Höhe. So konnten nicht nur das elektrische Verhalten bei verschiedenen Längen, sondern auch die mechanischen Eigenschaften eines einzelnen molekularen Drahtes studiert werden.

"Dadurch ließ sich der Ladungstransfer durch ein einzelnes Polymer zum ersten Mal für verschiedene Längen bis zu mehr als 20 Nanometer messen", so Grill. Dieser elektrische Transport auf der Ebene einzelner molekularer Drähte ist von großer Bedeutung für jede elektronische Anwendung in der molekularen Nanotechnologie. (APA)

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