Nano- statt Mikroelektronik: Ein einzelnes Molekül dient als Grundlage eines neuartigen Transistors. Der von einem internationalen Forscherteam gebaute Transistor ist nur eineinhalb Nanometer groß und hat quantenmechanische Eigenschaften. Damit lassen sich grundlegende physikalische Erkenntnisse gewinnen, die für weitere Schritte zur Elektronik in der Quantenwelt dienen, schreiben die Forscher im Fachjournal „Nature Physics“.
Der Trend geht zur Miniaturisierung, das gilt besonders für die Grundbausteine der Mikroelektronik, die Transistoren. Ihr Ausgangsmaterial ist in der Regel ein Halbleiter. Eine Steuerelektrode, das Gate, beeinflusst im Transistor, wie der Strom zwischen zwei weiteren Elektroden fließt – so lässt sich der Stromfluss an- und abschalten sowie seine Stärke regeln. Aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen lassen sich bereits solche Transistoren bauen.
Vom Quantenpunkt zum Molekül-Transistor
Noch kleinere Transistoren erhält man mit sogenannten Quantenpunkten aus mehreren hundert bis tausend Atomen, die einen winzigen Halbleiter-Kristall bilden. Darin können Elektronen nur noch bestimmte Energieniveaus annehmen. Strom fließt, indem ein einzelnes Elektron von einer Elektrode zum Halbleiter-Quantenpunkt „tunnelt“, und von dort weiter zur abgehenden Elektrode.
Doch die Miniaturisierung mit Quantenpunkten hat einen Nachteil: Die Punkte, und damit die Transistoren, lassen sich nicht absolut identisch herstellen. Physiker um Stefan Fölsch vom Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik in Berlin wollten darum ein System aufbauen, dessen Aussehen ganz genau bekannt und reproduzierbar ist. Ihre Idee: ein einzelnes organisches Molekül als Quantenpunkt. Dieses ist chemisch genau definiert, und wie ein Quantenpunkt hat auch ein Molekül immer diskrete Energiezustände.
