Mit einem Rastertunnelmikroskop konnten französische und deutsche Forscher die Bewegungen im Inneren eines Moleküls beobachten. Bisher ließ sich nur die Position ganzer Moleküle mit der Spitze des Mikroskops kontrollieren und anzeigen. Mit der neuen Entdeckung erweitert sich der Werkzeugkasten der Nano-Wissenschaftler, die nun hoffen, bald winzige Maschinen aus einzelnen Atomen Stück für Stück zusammensetzen zu können. Die Forschungsarbeit ist in der Zeitschrift “Physical Review Letters” veröffentlicht.
Mit der Atom feinen Spitze des hochauflösenden Mikroskops stießen die Forscher der Freien Universität Berlin ein großes Kupfer-haltiges Porphyrin-Molekül (TBPP) über eine extrem saubere Kupferoberfläche. Das TBPP-Molekül ähnelt dabei einem runden Tisch mit vier Beinen. Bei der Verschiebung bewegten sich die Beine und das Molekül änderte in engen Grenzen seine Struktur. “Wenn man ein großes Molekül wie TBPP über eine kristalline Oberfläche bewegt, bekommt man lokale Deformationen bei einer Rutschbewegung”, beschreibt Francesca Moresco, die Hauptautorin der Studie, das Phänomen.
Der genaue Winkel der sich bewegenden Molekülbeine konnte durch winzige Änderungen des Stromes bestimmt werden, der zwischen der Spitze des Mikroskops und dem Molekül TBPP fließt. Um diese so genannten Tunnelströme zu interpretieren, berechneten die Forscher in Computersimulationen, welche Ströme für welche Bewegungen zu erwarten ist und verglichen diese Werte mit den Ergebnissen aus ihrem Experiment.
Bereits Anfang des Jahres gelang es der Berliner Gruppe, den Winkel eines Beines des TBPP-Moleküls gezielt zu ändern. Damit schufen sie die Grundlage für einen mechanischen Schalter auf der Nanoebene. “Diese wundervolle Arbeit zeigt, dass wir die Nanotechniken langsam beherrschen lernen”, sagt Jim Gimzewski von der University of California in Los Angeles. “Nun brauchen wir nur noch Moleküle chemisch nachzubauen und kontrollierbare Strukturen zu schaffen.”
Jan Oliver Löfken
