Licht-Schalter dreht den Strom um

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Eine Gruppe von Wissenschaftlern der Kyoto Universität in Japan hat eine Photodiode aus zwei langen Molekülketten entwickelt. Wenn die Ketten mit Licht bestrahlt werden, beginnt ein Strom zu fließen, dessen Richtung durch die Wellenlänge des Lichts bestimmt wird. Darüber berichtet das Fachmagazin Science (Band 304 Seite 1944). Derartige molekulare Dioden könnten in Zukunft bei der Entwicklung winzig kleiner elektronischer Schaltkreise aus Molekülen helfen.

Die von Shunsaku Kimura und seinen Kollegen untersuchte Anordnung besteht aus zwei langen Peptid-Molekülketten, die nebeneinander auf einer Goldunterlage befestigt sind (siehe Bild). An den freistehenden Enden der beiden Molekülstränge befinden sich zwei unterschiedliche Chromophorgruppen, die Licht einer jeweils genau bestimmten Wellenlänge absorbieren können ? in diesem Falle 351 oder 459 Nanometer.

Wenn die Ketten nun mit Licht einer dieser beiden Wellenlängen bestrahlt werden, so wird das entsprechende Chromophor energetisch angeregt, und ein Strom beginnt durch die Kette zu fließen. Der Clou besteht nun darin, dass die Stromrichtung in beiden Ketten unterschiedlich ist. Bei Bestrahlung mit der 351 nm Strahlung fließen die Elektronen zur Goldplatte hin, während sie im anderen Falle zum freiliegenden Ende der Kette wandern. Somit lässt sich mit Licht die Stromrichtung dieser aus zwei Molekülen bestehenden Diode umdrehen.

Ermöglicht wird dies dadurch, dass die intrinsischen elektrischen Ladungen der beiden Moleküle unterschiedlich über diese verteilt sind. Dadurch weisen die so genannten Dipolmomente der beiden Ketten in unterschiedliche Richtungen. Diese Momente beschleunigen die durch die Lichtbestrahlung erzeugten freien Elektronen, die sich daher auf beiden Ketten in unterschiedliche Richtungen bewegen.

Stefan Maier

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