Moltronik

Ein neues interessantes Forschungsgebiet ergibt sich durch die Nutzung der Quanteneigenschaften der Moleküle in elektrischen Schaltungen, genannt Molekularelektronik (molekular electronics). Beispiele für molekulare Systeme sind z.B. OLEDs (organic light emitting diodes) und LCDs (liquid crystal displays), die bereits Bestandteil unseres täglichen Lebens sind. Bei der andauernden Miniaturisierung von elektrischen Systemen ist das absolute Limit dieser Technologie erreicht, wenn nur noch einzelne Moleküle benutzt werden müssen und ihre (elektronischen) Eigenschaften sich durch Synthese zurecht schneiden lassen.

Obwohl diese Idee (theoretisch) schon vor über 30 Jahre von Aviram und Ratner beschrieben wurde, ist es erst mit heutiger Technik möglich die molekulare Anordnung zwischen zwei geeigneten Kontakten zu beeinflussen und zu kontrollieren. Die Idee, sich die molekularen Eigenschaften in Bauteilen zunutze zumachen, ist stark durch die lokale Chemie, also durch die Bindungen zwischen der Oberfläche bzw. dem Kontakt und dem Molekül beschränkt.

Unsere Arbeitsgruppe nutzt oberflächensensitive Technologien, wie STM, Spektroskopie, Elektronenstrahllitographie und UHV, die es ermöglichen alle relevanten Parameter auf atomarer Ebene zu kontrollieren. Für die Kontakte benutzen wir epitaktisch gewachsene Systeme, um sicherzustellen, dass molekulare Leerstellen für das STM erreichbar sind. Aufgrund der Flexibilität und hohen elektrischen Leitfähigkeit benutzen wir metallorganische Verbindungen (Ferrocen) in unseren Experimenten. Zusätzlich arbeiten wir an Berechnungen zur Dichtefunktionaltheorie, die wir mit den Ergebnissen von spektroskopischen Daten und Leitfähigkeitsmessungen vergleichen.

Unser Molekularelektronik-Projekt ist wie folgt organisiert:

Ab initio calculations (theory)
Nanometer contacts for single molecules (experiment)
Synthesis of ferrocens (cooperation with Butenschön group)