„Hüpfende“ Moleküle revolutionieren Oberflächenbearbeitung

Forscher entwickeln neues Verfahren, um Oberflächen von Isolierschichten im molekularen Bereich bearbeiten zu können Rastersondenmikroskope haben uns in den letzten Jahrzehnten faszinierende Einblicke in die Welt der Atome und Moleküle beschert. Die Entwicklung von speziellen Rastersondenmethoden hat es zudem ermöglicht, künstliche Strukturen auf Materialoberflächen Atom für Atom und damit präzise aufzubauen. Dabei werden unterschiedliche Atome auf eine Oberfläche aufgebracht und dann mithilfe einer ganz feinen Nadel – eins nach dem anderen – an den richtigen Platz manövriert. Diese sogenannte atomare Manipulation gelang allerdings bisher nur auf der Oberfläche von Metallen und Halbleitern, nicht aber auf Isolatoren. Einem Forscherteam der Universität Regensburg ist in diesem Zusammenhang ein wichtiger Schritt gelungen. Dr. Ingmar Swart und seine Kolleginnen und Kollegen vom Institut für Experimentelle und Angewandte Physik konnten organische Moleküle, die auf der Oberfläche von ultradünnen Isolierschichten anhaften, gezielt verschieben. Die Wissenschaftler benutzten dazu zunächst die Spitze eines Rastertunnelmikroskops für die Platzierung der Moleküle auf der Oberfläche. Der Trick bestand nun darin, die Moleküle mithilfe von Strom anzuregen und zum „Hüpfen“ zu bringen. Auf dieser Grundlage konnten die Moleküle gezielt verschoben und in die gewünschte Richtung bewegt werden. Die Technik konnte von den Regensburger Forschern bereits mit unterschiedlichen organischen Molekülen erfolgreich durchgeführt werden. Das neue Verfahren eröffnet die Möglichkeit, in Zukunft ganze Molekülstrukturen auf der Oberfläche von Isolierschichten zu platzieren und anzupassen. Dies könnte einen Durchbruch für die sogenannte molekulare Elektronik bedeuten, bei der einzelne Moleküle die Schaltelemente heutiger Halbleiterbauelemente ersetzen sollen. Das Regensburger Forscherteam wird von Prof. Dr. Jascha Repp geleitet, der seit 2007 an der Universität Regensburg eine Lichtenberg-Professur inne hat, die die VolkswagenStiftung mit rund 1,5 Millionen Euro finanziert. Die Ergebnisse der Regensburger Wissenschaftler sind vor kurzem in der renommierten Fachzeitschrift „Nano Letters“ erschienen (DOI: 10.1021/nl204322r).