Isolator aus einzelnem Molekül

18. Juni 2018, 15:29 Uhr
Illustration des siliziumbasierten Einzelmoleküls als Isolator. Bild: Haixing Li / Columbia Engineering.
Illustration des siliziumbasierten Einzelmoleküls als Isolator. Bild: Haixing Li / Columbia Engineering.
Forscher der Columbia University School of Engineering and Applied Science haben das erste Molekül synthetisiert, das im Nanometerbereich besser isolieren kann als Vakuum. Dabei wurde die Wellennatur der Elektronen ausgenutzt. Für ein extrem steifes Molekül auf Siliziumbasis unter 1 nm Länge, das destruktive Interferenzsignaturen aufweist, wurde ein neuartiges Verfahren zur Blockierung der Leitung durch Tunneleffekte entwickelt. Das Molekül bietet Potential für die weitere Miniaturisierung von Transistoren.

Immer kleiner werdende Transistoren sind der Schlüssel zu schnelleren und effizienteren Computern. Heute liegen die Strukturen schon im Nanometerbereich. In den letzten Jahren zeigte sich Stagnation. Die Frage ist, ob die Miniaturisierung heute eine Grenze erreicht hat. Aktuell besonders problematisch sind Leckströme.
Diese Ströme entstehen, wenn der Spalt zwischen zwei Metallelektroden so eng wird, dass Elektronen nicht mehr durch Isolation zurückgehalten werden und Tunneleffekte wirksam werden. Seit langem herrscht Konsens darüber, dass Vakuum das wirksamste Gegenmittel des Tunnelns darstellt, doch auch Vakuum ermöglicht Leckströme durch Quanten-Tunnelung.

In einer Kooperation der Abteilungen Engineering und Chemistry der Columbia University sowie der Shanghai Normal University und der University of Copenhagen wurde jetzt das erste Molekül synthetisiert, das im Nanometerbereich besser isoliert als Vakuum. Die Ergebnisse werden in Nature online veröffentlicht.
 
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