Zuverlässiger molekularer Schalter

5. April 2017, 12:59 Uhr
Zuverlässiger molekularer Schalter
Zuverlässiger molekularer Schalter
Die Nanotechnologie sorgt immer wieder für neue Rekorde auf dem Gebiet der Miniaturisierung. Der Verkleinerung elektronischer Bauteile sind aber physikalische Grenzen gesetzt, die in nicht allzu ferner Zukunft erreicht werden dürften. Das bedeutet, dass neue Materialien und Komponenten nötig sein werden – und dabei spielt die molekulare Elektronik eine wichtige Rolle. Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, einen molekularen Kippschalter zu entwickeln, der nicht nur von selbst sicher in der gewählten Stellung verharrt, sondern so oft wie gewünscht umgeschaltet werden kann, ohne dass eine Deformation eintritt.
 
„Indem herkömmliche siliziumbasierte Bauteile wie hier ein Schalter durch einzelne Moleküle ersetzt werden, könne man zukünftig elektronische Schaltkreise konstruieren, die sich mehr als hundertfach enger auf einen Chip integrieren lassen“, sagt Lukas Gerhard vom Institut für Nanotechnologie des KIT.

Das Grundgerüst des elektromechanischen Molekülschalters besteht aus nur wenigen Kohlenstoffatomen. Drei Schwefelatome bilden die Füße, die auf einer glatten Goldoberfläche fixiert sind. Der Kipphebel endet in einer Nitrilgruppe mit einem Stickstoffatom. Umgelegt wird der Schalter, indem eine Spannung angelegt wird und durch das resultierende elektrische Feld eine Kraft auf die Ladung des Stickstoffatoms ausgeübt wird. Dadurch wird Kontakt zu einer zweiten Elektrode (hier der Goldspitze eines Rastertunnelmikroskops) hergestellt.
 
Der gesamte Schalter misst gerade mal einen Nanometer. Zum Vergleich: Die kleinsten in der Halbleitertechnik zurzeit verwendeten Strukturen haben eine Größe von zehn Nanometern.
 
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