Schweizer Forschern ist es erstmals gelungen, einen nur zwei Nanometer großen Schalter aus Molekülen zu konstruieren. Der Schalter funktioniert wie eine Ziehbrücke für Elektronen und soll Grundlage für ein ebenfalls nur nanometergroßes elektromechanisches Relais sein. Wie die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift „Nature Nanotechnology“ berichten, könnte diese Entwicklung einen Weg zu einer neuen, nicht auf Silizium basierenden Generation von Computern aufzeigen.
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Mit Hilfe eines raffinierten Tricks, so genannten Bruchverbindungen, haben es Forscher des Swiss Nanoscience Institute Basel geschafft, eine Lücke in einem Draht bis auf einen Zehntel Nanometer genau zu kontrollieren. Dies entspricht einem Hundertstel der aktuell kleinsten Verbindungsleitung auf heute verwendeten Leiterplatten.
An den beiden Drahtenden wurde je ein hochspezielles Molekül befestigt, das die Fähigkeit hat, elektrische Ladungen zu leiten. Ähnlich wie bei einer Ziehbrücke können sich die beiden Moleküle nun aufeinander zubewegen und Elektronen schließlich einen Übergang ermöglichen. Bewegen sich die Moleküle wieder auseinander, so wird der Elektronenstrom wieder gestoppt.
Die Forscher arbeiten nun an der nächsten Etappe und versuchen, die Bewegung der Moleküle gezielt zu steuern. Dadurch könnten sie einen Schalteffekt erreichen, der ähnliche Eigenschaften wie ein Transistor hätte.
Der molekulare Schalter vor Augen
Die Entdeckung des Transistors hat die digitale Revolution der letzten vierzig Jahre durch sukzessive Miniaturisierung erst möglich gemacht. Die fortschreitende Miniaturisierung herkömmlicher Silizium-Chips könnte nach Meinung von Experten jedoch schon in wenigen Jahren ihre Grenzen erreicht haben. Es wird daher nach grundsätzlich neuen Schaltern geforscht, die noch weiter miniaturisiert werden können.
Die Idee der Basler Forscher ist es nun, einzelne Moleküle als elementare Schalter zu verwenden. Dadurch könnten deutlich kleinere Computerchips konstruiert werden, als dies heute möglich ist. Mit dem jüngsten Erfolg auf dem Weg zum molekularen Relais haben die Wissenschaftler nun einen möglichen Weg zu einem molekularen Computer aufgezeigt.
Möglich war der Erfolg dank der engen Zusammenarbeit zwischen Chemikern und Physikern innerhalb des Swiss Nanoscience Institute, eines interdisziplinären Forschungsschwerpunkts an der Universität Basel.
(idw – Universität Basel, 01.10.2008 – DLO)
