Hightech-Transistor aus einem Molekül geplant

Forscher des Tokyo Institute of Technology (Titech) arbeiten an der bisher kleinsten jemals entwickelten Elektronik, wie einem Transistor beispielsweise. [...]

Dieser besteht aus einem einzigen organischen Molekül, also Kunststoff. Das könnte eine Revolution in Sachen Nanoelektronik auslösen. „Die ultimative Miniaturisierung ist von der molekularen Elektronik zu erwarten, bei der ein einziges Molekül ein funktionelles Element bildet“, sagt Titech-Forscher Tomoaki Nishino.

Rastertunnelmikroskopie

Elektronik dieser Art ist schwer herzustellen. Hinzu kommt, dass Kontaktflächen benötigt werden, um diese Elektronik mit der Umgebung zu verbinden. Diese sind so klein, dass es ein Kunststück ist, dort beispielsweise Nanodrähte zu befestigen. Nishino und sein Team gehen davon aus, dass eine Molekülkette leichter zu handhaben ist als ein einziges Molekül.

Um zu zeigen, dass es wirklich so ist, nutzen die Experten die sogenannte Rastertunnelmikroskopie. Ein Manipulator bewegt hier eine Spitze, die in einem einzigen Atom endet. Sie wird im Normalfall genutzt, um Nanooberflächen abzutasten und bildlich darzustellen. Dabei fließt ein winziger elektrischer Strom, dessen Stärke vom Abstand zwischen Spitze und Oberfläche abhängt. Mit dieser metallischen Spitze haben die Japaner eine Verbindung zu der Molekülkette aus Poly(vinylpyridine) hergestellt und maßen den Strom, der durch den Kunststoff fließt.

4,4′-Trimethylenedipyridine

Die Wissenschaftler haben im Zuge ihrer Arbeit festgestellt, dass eine stabile Verbindung zwischen der Messspitze und dem Kunststoffmolekül entstand. Mit einem Monomer, einem einzelnen Molekül, in diesem Fall 4,4′-Trimethylenedipyridine, klappte es nicht so gut. „Die Verbindung zwischen dem Polymer und der Messspitze war deutlich besser und zuverlässiger als die zwischen dem Monomer und der Spitze“, sagt Nishino.

Zudem waren die Polymerverbindung dauerhafter und der Stromfluss konstanter. Auf dem neuen Wissen aufbauend, machen die Wissenschaftler sich jetzt daran, molekulare elektronische Bauteile zu entwickeln. Das könnte einen lange gehegten Traum erfüllen, nämlich den von einer Elektronik, die so klein ist, dass sie überall einsetzbar ist, ohne sichtbar zu sein.