Gleichstrom in der Nanowelt

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Amerikanische Wissenschaftler haben einen elektrischen Wechselstrom mithilfe eines einzelnen organischen Moleküls in Gleichstrom verwandelt. Das Prinzip dieser molekularen Diode beruht auf der Ausnutzung der elektronischen Struktur asymmetrischer Kettenmoleküle, deren Enden in entgegengesetzter Weise auf eine angelegte elektrische Spannung reagieren. Derartige Dioden könnten einmal Bausteine einer neuartigen, molekularen Elektronik darstellen.

Dioden und die aus ihnen aufgebauten Transistoren sind die Grundelemente von Computerchips und weisen derzeit Abmessungen von etwa 100 Nanometern auf. Wie die meisten anderen elektronischen Bauteile auch bestehen sie aus einer Abfolge von mit unterschiedlichen Mengen von Fremdatomen versehenen Siliziumstückchen.

Ivan Oleynik und seine Forscherkollegen von den Universitäten von South Florida, Chicago und der russischen Akademie der Wissenschaften haben nun eine Diode hergestellt, die um mehr als ein Zehnfaches kleiner ist und dennoch funktioniert. Sie besteht nicht aus Silizium, sondern aus einem einzelnen organischen Molekül.

In ihrem Experiment legten die Forscher mittels zweier Elektroden eine elektrische Spannung an ihr kettenförmiges Molekül an. Dadurch konnten Elektronen zwischen den Orbitalen der einzelnen Atome des Moleküls tunneln und somit an dessen Hauptkette entlang wandern, so dass ein elektrischer Strom zu fließen begann.

Das verwendete Molekül wies allerdings eine entscheidende Besonderheit auf ? seine beiden Enden besaßen in gewisser Weise eine entgegengesetzte energetische Struktur. Somit konnten Elektronen bei der Anlegung einer Wechselspannung nur entlang einer Richtung wandern.

Das Molekül wirkte daher wie eine Diode und verwandelte einen Wechselstrom in einen Gleichstrom. Die Forscher wollen nun daran gehen, weitere Kandidatenmoleküle zu identifizieren und hoffe, daraus möglicherweise einmal ganze Netzwerke bauen zu können.

Physical Review Letters (Frühjahr 2006) Stefan Maier

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