Intelligente Moleküle fungieren als Computertransistoren

Forscher haben einen Einzelmolekülschalter entdeckt, der wie ein Transistor fungieren und binäre Informationen wie die 1 und 0 speichern kann, die in der klassischen Computertechnik verwendet werden. Das Molekül ist etwa fünf Quadratnanometer groß – mehr als eine Milliarde davon würden auf den Querschnitt eines menschlichen Haares passen. Die Forscher glauben, dass Moleküle wie die von ihnen entdeckten eine Informationsdichte von etwa 250 Terabit pro Quadratzoll bieten könnten, was etwa dem 100-fachen der Speicherdichte aktueller Festplatten entspricht.

In der Studie können Moleküle eines organischen Salzes mit einer kleinen elektrischen Eingabe so geschaltet werden, dass sie entweder hell oder dunkel erscheinen und binäre Informationen liefern. Diese Informationen können bei Raumtemperatur und normalem Luftdruck geschrieben, gelesen und gelöscht werden. Dies sind wichtige Eigenschaften für die praktische Anwendung der Moleküle in Rechenspeichergeräten. Die meisten bisherigen Forschungen zur Molekularelektronik für ähnliche Anwendungen wurden im Vakuum und bei sehr niedrigen Temperaturen durchgeführt.

Es gibt eine Reihe von Eigenschaften, die ein Molekül besitzen muss, um als molekulares Gedächtnis nützlich zu sein. Abgesehen davon, dass es unter Umgebungsbedingungen in beide Richtungen schaltbar ist, muss es im hellen und im dunklen Zustand lange stabil sein und auch spontan hochgeordnete Schichten bilden, die nur ein Molekül dick sind, ein Prozess, der als Selbstorganisation bezeichnet wird.

In Laborexperimenten nutzte das Team kleine elektrische Pulse in einem Rastertunnelmikroskop, um einzelne Moleküle von hell nach dunkel zu schalten. Sie konnten die Informationen auch nachträglich auf Knopfdruck auslesen und löschen. Während des Umschaltens ändert der elektrische Impuls die Art und Weise, wie das Kation und das Anion im organischen Salz gestapelt sind, und diese Stapelung bewirkt, dass das Molekül entweder hell oder dunkel erscheint. Neben dem Schalten selbst ist die spontane Ordnung der Moleküle entscheidend – durch Selbstorganisation finden sie ihren Weg in eine hochgeordnete Struktur (ein zweidimensionaler Kristall), ohne dass teure Fertigungswerkzeuge erforderlich sind, wie dies derzeit der Fall ist gebrauchte Elektronik.

Weitere Informationen erhalten Sie von Dr. Stijn Mertens unter Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! JavaScript muss aktiviert werden, damit sie angezeigt werden kann.; +44 (0)1524594189.