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Wie aus kleinen und großen Molekülen Drähte und Schalter kreiert werden How to make wires and switches out of small and large molecules Text xt: Lj il ja na Nik olic 126
k deutsch Stefan Hecht vergleicht seine Arbeit mit der eines Kochs. »In unserer Forschung geht es darum, das richtige Rezept zu finden, passende Ingredienzien zusammen zu bringen, den Geschmack bei Bedarf zu verändern, bis Versuch und Irrtum das gewünschte Ergebnis bringen.« Der Professor für Organische Chemie und funktionale Materialien am Institut für Chemie der Humboldt-Universität bewegt sich nicht in der Haute Cuisine, sondern in der faszinierenden Welt der molekularen Elektronik. Er blättert nicht in Kochbüchern, sondern überlegt sich, welche Moleküle bestimmte Eigenschaften aufweisen und gewünschte Funktionen erfüllen. Diese Moleküle werden dann durch die Kombination molekularer »Zutaten« synthetisiert und anschließend untersucht. Zusammen mit seiner etwa 20-köpfigen Arbeitsgruppe erforscht er, wie auf der Basis einzelner Moleküle elektronische Bauelemente, wie etwa Sensoren oder elektronische Schaltkreise, gebaut werden können. Sollte ihm das gelingen, so würde das für unsere heute auf Silizium oder verwandten anorganischen Materialien beruhende moderne Elektronik eine kleine Revolution bedeuten. Denn ob es um Computer oder Sensoren für die Bioanalytik geht, die Anforderungen an Technik werden immer höher und komplexer – und werden mit klassischen Materialien ab einem bestimmten Punkt nicht mehr zu leisten sein. Auch wenn bei jeder neuen Computergeneration die Dichte der Transistoren im Computerchip noch zunimmt, irgendwann wird sich diese nicht mehr steigern lassen. Der wichtigste Vorteil der molekularen, auf organischen Materialien beruhenden Elektronik ist, dass durch die geringen Abmessungen ein viel schnellerer Informationstransfer und eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit erreicht werden könnten und das bei geringerem Energie- und Stromverbrauch. Um welche Größenordnungen es sich in der Nanotechnologie handelt, ist schwer vorstellbar: Die Versuche bewegen sich auf einer Skala zwischen einem und hundert Nanometern, ein Nanometer entspricht einem Millionstel Millimeter! Wer Elektronik in diesem Bereich realisieren möchte, der braucht wie in makroskopischen Größenordnungen vor allem Funktionseinheiten, die als Drähte und Schalter fungieren. Allerdings reicht es nicht, bekannte Bauelemente nur extrem zu verkleinern, denn die Materie auf der Nanometerskala verhält sich anders und gehorcht nicht den klassischen physikalischen Gesetzen. »Es ist noch nicht abzusehen, was auf dem Gebiet der Nanotechnologie realisierbar ist und was nicht«, betont der Chemiker. Aber, auch wenn das, was in Stefan Hechts Labor auf dem Campus Adlershof kreiert wird, noch Grundlagenforschung ist, so sind hier in der jüngsten Vergangenheit aufregende und vielversprechende Forschungsergebnisse entstanden. Dem Forscher ist es – in Zusammenarbeit mit dem Physiker Leonhard Grill vom Fritz-Haber-Institut – gelungen, einzelne Polymerstränge als molekulare Nanodrähte zu nutzen und MATERIAL / MATERIALS 127
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