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Transistor aus einem Molekül und mehreren Atomen

29.07.2015

Ein internationales Forscherteam mit Vertretern aus Deutschland, Japan und den USA hat mit einem Rastertunnelmikroskop einen Transistor aus einem Molekül und mehreren Atomen geschaffen.

Die resultierende Probe besteht aus einem organischen Phthalocyanin-Molekül, das von einem Ring aus 12 positiv geladenen Leichtmetall (Indium)-Ionen umgeben ist. Die gesamte Struktur wurde auf einem Kristall einer chemischen Halbleiterverbindung (Indiumarsenid) platziert. Das Molekül ist schwach an den Substratkristall gebunden. Wenn die Spitze einer Mikroskopsonde sehr nahe daran gebracht wird und eine Ladung angelegt wird, bewegen sich die Elektronen zwischen der Spitze und dem Substrat. Indium-Ionen wirken als Regler dieses Prozesses, sorgen für die sukzessive Wanderung einzelner Elektronen und garantieren so den unterbrechungsfreien Betrieb des Transistors.

Die Gewährleistung einer solchen Stabilität war eine der Schwierigkeiten, auf die frühere Experimentatoren gestoßen waren, als sie versuchten, eine Miniaturprobe zu erstellen.

Jedes Ion hat einen Durchmesser von etwa 167 Pikometern, ist 15-mal kleiner als die Dicke eines DNA-Strangs und 600-mal dünner als ein menschliches Haar. Der Transistor arbeitet bei Raumtemperatur und nicht bei Ultra-Low, wie frühe Optionen.

Bei den Experimenten stießen die Wissenschaftler auf einen ungewöhnlichen Effekt: Je nach Ladungsgrad drehte sich das Phthalocyanin-Molekül, was den Elektronenfluss stark beeinflusste. Die Forscher planen, weitere Experimente der Untersuchung dieses Phänomens zu widmen und den Zusammenhang zwischen der Orientierung des Moleküls und der Leitfähigkeit zu identifizieren. Ihre Entdeckung könnte ein wichtiger Schritt bei der Entwicklung von Nanogeräten sein.

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