idw – Informationsdienst Wissenschaft

Nachrichten, Termine, Experten

Grafik: idw-Logo
idw-Abo
Medienpartner:
Wissenschaftsjahr


Teilen: 
24.05.2018 11:09

Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Dr. Ulrich Marsch Corporate Communications Center
Technische Universität München

    Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

    Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen einer internationalen Kooperation nun gelungen, ein einzelnes Molekül als Schaltelement für Lichtsignale einzusetzen.

    „Das Schalten mit nur einem Molekül bringt die zukünftige Elektronik einen Schritt näher an das absolute Limit der Miniaturisierung“, sagt der Nanowissenschaftler Joachim Reichert vom Physik-Department der TU München.

    Veränderte Struktur – veränderte optische Eigenschaften

    Das Team entwickelte zunächst ein Verfahren, das es erlaubt, Moleküle in starken optischen Feldern gezielt elektrisch zu kontaktieren und mit Hilfe einer angelegten Spannung anzusteuern. Bei einer Spannung von etwa einem Volt verändert das Molekül seine Struktur, es wird flach, leitend und streut Licht.

    Dieses je nach Struktur unterschiedliche optische Verhalten des Moleküls ist für die Forscher spannend. Denn die Streuaktivität – physikalisch wird hier die Ramanstreuung ausgenutzt – lässt sich beobachten und gleichzeitig mit Hilfe der anliegenden Spannung an- und abschalten.

    Herausfordernde Technik

    Die Forscher verwendeten für ihren Schalter eigens von einem Team aus Basel und Karlsruhe synthetisierte Moleküle, die gezielt ihre Struktur ändern, wenn man sie auflädt. Die auf einer Metalloberfläche angeordneten Moleküle werden mit einer sehr dünn mit Metall beschichteten Spitze eines Glasfragments kontaktiert.
    Dieses dient gleichzeitig als elektrischer Kontakt, Lichtquelle und Lichtkollektor. Darüber leiten die Forscher Laserlicht zum Molekül und messen in Abhängigkeit der angelegten Spannung winzige spektroskopische Signale.

    Einzelne Moleküle elektrisch zu kontaktieren, ist technisch extrem herausfordernd. Die Wissenschaftler konnten dieses Verfahren nun erfolgreich mit der Einzelmolekülspektroskopie kombinieren. So lassen sich kleinste Strukturveränderungen in Molekülen überaus präzise beobachten.

    Konkurrenz für Silizium

    Ein Ziel der molekularen Elektronik ist es, neuartige Bauelemente zu entwickeln, um herkömmliche, auf Silizium basierte Vorrichtungen durch integrierte und direkt ansteuerbare Moleküle zu ersetzen.

    Aufgrund seiner winzigen Dimensionen eignet sich dieses Nanosystem für Anwendungen in der Optoelektronik, bei denen Licht mit elektrischen Spannungen geschaltet werden soll.

    Publikation:

    Hai Bi, Carlos-Andres Palma, Yuxiang Gong, Peter Hasch, Mark Elbing, Marcel Mayor, Joachim Reichert und Johannes V. Barth,
    Voltage-Driven Conformational Switching with Distinct Raman Signature in a Single-Molecule Junction: J. Am. Chem. Soc. 140, 14, 4835-4840
    Link: http://dx.doi.org/10.1021/jacs.7b12818

    Mehr Informationen:

    Das Forschungsprojekt wurde finanziell unterstützt von der Deutschen Forschungsgemeinschaft über den Exzellenzcluster Munich-Centre for Advanced Photonics (MAP) und das Schwerpunktprogramm SPP 1243 sowie durch EU-Förderungen (ERC Advanced Grant MolArt und FET Maßnahme 2D-Ink) und dem China Scholarship Council (CSC).

    Kontakt:

    Dr. Joachim Reichert / Prof. Dr. Johannes Barth
    Technische Universität München
    Oberflächen- und Grenzflächenphysik (E20)
    Tel.: +49 89 289 12608 – E-Mail: e20office@ph.tum.de
    http://www.e20.ph.tum.de/


    Weitere Informationen:

    https://www.tum.de/die-tum/aktuelles/pressemitteilungen/detail/article/34665/ Link zur Presseinformation


    Merkmale dieser Pressemitteilung:
    Journalisten, Studierende, Wissenschaftler, jedermann
    Chemie, Elektrotechnik, Informationstechnik, Physik / Astronomie, Werkstoffwissenschaften
    überregional
    Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen
    Deutsch


    Elektrisch schaltbares organisches Molekül.


    Zum Download

    x

    Hilfe

    Die Suche / Erweiterte Suche im idw-Archiv
    Verknüpfungen

    Sie können Suchbegriffe mit und, oder und / oder nicht verknüpfen, z. B. Philo nicht logie.

    Klammern

    Verknüpfungen können Sie mit Klammern voneinander trennen, z. B. (Philo nicht logie) oder (Psycho und logie).

    Wortgruppen

    Zusammenhängende Worte werden als Wortgruppe gesucht, wenn Sie sie in Anführungsstriche setzen, z. B. „Bundesrepublik Deutschland“.

    Auswahlkriterien

    Die Erweiterte Suche können Sie auch nutzen, ohne Suchbegriffe einzugeben. Sie orientiert sich dann an den Kriterien, die Sie ausgewählt haben (z. B. nach dem Land oder dem Sachgebiet).

    Haben Sie in einer Kategorie kein Kriterium ausgewählt, wird die gesamte Kategorie durchsucht (z.B. alle Sachgebiete oder alle Länder).

    Cookies optimieren die Bereitstellung unserer Dienste. Durch das Weitersurfen auf idw-online.de erklären Sie sich mit der Verwendung von Cookies einverstanden. Datenschutzerklärung
    Okay