UCLA-Chemiker entwickeln molekularen Schalter

Chemiker der Universität von Kalifornien in Los Angeles (UCLA) haben einen sogenannten "molekularen Schalter" entwickelt. Verkettete Ringmoleküle können durch Anlegen einer Spannung von etwa zwei Volt reversibel in einen elektrisch leitenden Zustand gebracht werden. James Heath und seine Kollegen veröffentlichten ihre Ergebnisse in der neuesten Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Science. Molekulare Elektronik würde gegenüber herkömmlichen Silizium-Bauteilen eine sehr viel höhere Integrationsdichte der Bauteile erlauben.

Im Juli 1999 hatte ein Forschertem von Hewlett Packard und der Universität Kalifornien einen molekularen Schalter aus dem organischen Molokül Rotaxan präsentiert, der sich allerdings nur einmal betätigen ließ – etwa wie eine elektrische Schmelzsicherung. Einige Monate später stellte eine Gruppe der Universität Yale Moleküle vor, die einzelne Elektronen "fangen" und speichern können.

Die jetzt vorgestellten Moleküle bestehen aus ineinander verketteten organischen Ringen. Beim Anlegen einer äußeren Spannung dreht sich einer der Ringe. In der neuen Konfiguration kann ein schwacher Tunnelstrom zwischen den beiden Ringen fließen. Die Schaltereigenschaften der so genannten Catenane-Moleküle hatten die Wissenschaftler schon Anfang des Jahres untersucht, allerdings lagen die Moleküle bisher nur in einer Lösung vor. Jetzt gelang es Heath und seinen Kollegen, die molekularen Schalter auf einem dünnen Film zu verankern und zwischen einer Metall- und einer Polysilizium-Elektrode zu platzieren. Das so konstruierte Schaltelement arbeitete über zwei Monate anstandslos im Dauertest. Im nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler nun daran gehen, einzelne Moleküle direkt zu adressieren – möglicherweise lassen sich dafür Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwenden. (wst)