Einzelne Polymerketten als molekulare Dr?hte
Einem Berliner Forscherteam um den Chemiker Stefan Hecht von der
Humboldt-Universit?t und den Experimentalphysiker Leonhard Grill von
der Freien Universit?t ist es in Zusammenarbeit mit theoretischen
Physikern vom Institut CEMES-CNRS in Toulouse erstmals gelungen,
einzelne Polymere von einer Goldoberfl?che wie Ketten hochzuziehen und
dabei ihre elektrischen und mechanischen Eigenschaften zu bestimmen.
Die Wissenschaftler kontaktierten bei dem Verfahren ein Ende einer
Polymerkette mit einer Metallspitze und lie?en somit w?hrend des
Hochziehens elektrischen Strom über au?ergew?hnlich gro?e Distanzen
durch einzelne molekulare Dr?hte flie?en. Die Ergebnisse wurden in der
jüngsten Ausgabe der Zeitschrift ?Science“ ver?ffentlicht.
Eine zentrale Vision der Nanotechnologie besteht im Aufbau
elektronischer Schaltkreise auf der Nanometer-Skala (1 nm = 1
Milliardstel Meter). Die Entwicklung solcher faszinierender Bauteile,
die eine Vielzahl von Anwendungen auf v?llig neue Grundlagen stellen
würden, erfordert molekulare ?Kabel“ und ein grundlegendes Verst?ndnis
des elektrischen Transports durch solch kleine Dr?hte. Dafür ist es
notwendig, elektrischen Strom durch einzelne molekulare Dr?hte zu
leiten, die an zwei Elektroden kontaktiert werden, und für verschiedene
Drahtl?ngen zu charakterisieren. Bisher konnten nur relativ kurze
Dr?hte mit einer festgelegten L?nge untersucht werden, wobei ein
Gro?teil der Studien auf statistischen Messungen basiert, die keine
exakte Charakterisierung eines einzelnen Drahtes erlauben.
Um die molekularen Dr?hte herzustellen, wurden einzelne Moleküle auf
einer Goldoberfl?che zu einer Polymerkette verknüpft. Nach der
三亿体育·(中国)官方网站ierung an einem Ende verblieb das andere Ende auf einer
Metalloberfl?che, und der Abstand zwischen den beiden Elektroden
(Spitze und Oberfl?che) wurde beim Hochziehen kontinuierlich und
gezielt variiert. Dadurch lie? sich der Ladungstransfer durch ein
einzelnes Polymer zum ersten Mal für verschiedene L?ngen bis zu mehr
als 20 Nanometer messen. Neben den elektrischen Eigenschaften geben
diese Experimente auch einen Einblick in das mechanische Verhalten
einzelner Polymere, die sich wie Ketten verhalten, da ein Glied nach
dem anderen w?hrend des Hochziehens von der Oberfl?che gel?st wird.
Der elektrische Transport auf der Ebene einzelner molekularer Dr?hte
ist von gro?er Bedeutung für jede elektronische Anwendung in der
molekularen Nanotechnologie. In den gezeigten Experimenten konnten
erstmals die Abh?ngigkeit der Leitf?higkeit von der L?nge eines solchen
Drahtes und darüber hinaus dessen mechanische Eigenschaften
charakterisiert werden. In Zukunft k?nnten sich nach Einsch?tzung der
Wissenschaftler auf diese Weise molekulare Dr?hte hinsichtlich ihrer
Eignung für Anwendungen optimieren lassen.
Publikation:
L. Lafferentz, F. Ample, H. Yu, S. Hecht, C. Joachim, L. Grill
?Conductance of a Single Conjugated Polymer as a Continuous Function
of its Length“
?Science“ (Ausgabe vom 27. Februar 2009)
Internet: http://www.sciencemag.org/
Stefan Hecht
Organische Chemie
Humboldt-Universit?t Berlin
Tel.: +49 (0)30/2093-7365
E-Mail: sh@chemie.hu-berlin.de
http://www.hechtlab.de
Leonhard Grill
Institut für Experimentalphysik
Freie Universit?t Berlin
Tel.: +49 (0)30/838 -56042 oder 01577 / 572 0904
E-Mail: grill@physik.fu-berlin.de
http://users.physik.fu-berlin.de/~grill
Christian Joachim
Theoretische Physik
CEMES-CNRS Toulouse
Tel.: +33 5 6225 7835
E-Mail: joachim@cemes.fr
http://www.sciencemag.org/