Forscher aus Delft in Holland haben zusammen mit Kollegen aus Tennessee Leiterbahnen aus Gold mit einem Durchmesser von nur einem einzelnen Atom erzeugt. Mittels eines Rasterelektronenmikroskops konnten die Forscher stehende Wellen der Elektronenladung entlang der Kette aufspüren, im Einklang mit den Gesetzen der Quantenmechanik. Eine genauere Untersuchung der elektrischen Struktur der Atomkette könnte einmal zur Herstellung einer neuen Generation winzig kleiner Leiterbahnen für Computerchips führen.
Paul Snijders und seine Kollegen stellten die Atomketten mittels eines cleveren Tricks direkt auf einer Siliziumoberfläche her. Diese wurde zunächst bei hoher Temperatur von organischen Unreinheiten befreit und danach mit einer treppenartigen Struktur versehen. In einer Vakuumkammer setzten die Forscher die so präparierte Oberfläche dann einer Atmosphäre aus verdampftem Gold aus.
Wie von den Forschern erwartet ordneten sich die Goldatome spontan entlang der Terrassen der Treppenstruktur in einatomigen Atomketten an. Mit der feinen Spitze eines Rastertunnelmikroskops konnten die Wissenschaflter dann die Ladungsverteilung der Elektronenwolken der Atomketten untersuchen.
Dazu legten sie eine Spannung zwischen der Siliziumoberfläche und der Spitze des Mikroskops an. Als diese dann mittels eines piozoelektrischen Kristalls auf die Atomkette abgesenkt wurde, begannen Elektronen aus der Goldkette in die Spitze zu tunneln. Auf diese Weise konnte Snijders Team stehende Elektronenwellen, bestehend aus sich abwechselnden Gebieten erhöhter und erniedrigter Ladungsdichte, entlang der Kette nachweisen.
Die Leiterbahnen von Schaltkreisen in herkömmlichen Mikrochips weisen einen Durchmesser von etwa 50 Nanometern und damit etwa 500 Atomen auf. Die herkömmlichen Rezepte der Mikroelektronik müssen abgeändert werden, sobald die Bahnen so dünn sind, dass die Gesetze der Quantenmechanik zum Tragen kommen.
Physical Review Letters (Band 96 Artikel 076801) Stefan Maier
