Vor drei Jahren gelang es Physikern erstmals, einen Nano-Dominostein kontrolliert aufzustellen – ein flaches Molekül stand hochkant auf einer Silberfläche. Jetzt haben sie es nach monatelangem Experimentieren wieder umgeworfen. Was eher nach einem Spiel als nach relevanter Forschung klingt, erfüllt einen wichtigen Zweck: Weil aufgerichtete Moleküle wichtige Bauteile von Nanomaschinen und Sensoren sein könnten, muss ihre Stabilität bekannt sein – und auch, welche Kräfte diese beeinflussen.
Ob molekulare Maschine, Nano-Roboter oder Quantenbauteil: In der Nanotechnologie ist es das Ziel, winzige Sensoren, Maschinen und andere Bauteile aus einzelnen Molekülen oder atomaren Bausteinen zu konstruieren – sei es per Selbstorganisation oder mithilfe von programmierbaren Nano-Assemblern. Meist dient dabei ein Substrat als Untergrund für dieses Nano-Lego.
Wie stabil sind dreidimensionale Nano-Bauteile?
Das Problem jedoch: Die molekularen Bauteile können ihre ganze Funktionalität oft nur dann zeigen, wenn sie nicht flach auf dieser Oberfläche aufliegen, sondern aufgerichtet und nur schwach an ihre Unterlage gekoppelt sind. Im Jahr 2018 gelang es Forschern erstmals, ein Dominostein-förmiges organisches Molekül unter ultrakalten Bedingungen kontrolliert auf einer Silberoberfläche zu platzieren und es dann aufzurichten, so dass es hochkant stand.
Möchte man jedoch solche „Dominosteine“ zu größeren Konstruktionen verbinden oder sie praktisch einsetzen, müssen sie halbwegs stabil in dieser Position bleiben: „Jenseits des Flachlands der Oberfläche wartet ein enormer Reichtum an Strukturen und Funktionalitäten, aber für sie ist die Stabilität entscheidend“, erklären Marvin Knol vom Forschungszentrum Jülich und seine Kollegen.
