Die elektrische Leitfähigkeit eines einzigen Moleküls konnte erstmals ermittelt werden. Damit kann nun auch die Zahl der Moleküle eines leitenden organischen Kabels bestimmt werden ? wieviele Moleküle sich also zwischen zwei metallischen Kontakten befinden. Zu diesem Ergebnis kommt ein Forscherteam um Devens Gust von der Arizona State University, wie die Zeitschrift Science berichtet.
Die Forscher hatten ein langkettiges organisches Molekül mit zwei Alkoholgruppen untersucht, das 1,8-Octandithiol. Die beiden Alkoholgruppen sitzen jeweils an den Enden des Moleküls. Diese Substanz ließen die Forscher nun an zwei Nanometer große Goldpartikel binden. Dabei hefteten sich die Goldpartikel an je eine Alkoholgruppe am Ende des Moleküls, sodass das Octandithiol zwischen den Metallteilchen eingespannt war. Ein Kabel zwischen zwei metallischen Kontakten, den Goldpartikeln, war hergestellt.
Mit einem Rasterkraftmikroskop konnten die Wissenschaftler dann die Leitfähigkeit an den Goldpartikeln abgreifen. Dabei erhielten sie bei Messungen an über 4.000 Goldteilchen verschiedene Werte der Leitfähigkeit, jedoch fiel auf, dass alle Werte ganzzahlige Vielfache eines Grundwertes waren. Diesen Grundwert ordneten die Forscher demnach einem einzelnen Molekül zwischen den Kontakten zu. Waren zwei Moleküle zwischen den Partikeln, so war die Leitfähigkeit doppelt so hoch, waren es drei, so war sie dreimal so hoch.
Mit dem Einspannen der organischen Moleküle zwischen Metallpartikel und dem nachfolgenden Messen der Leitfähigkeit ist es nun möglich, zum einen die Leitfähigkeit von Molekülen zu bestimmen, zum anderen auch die Anzahl der Teilchen zwischen den Kontakten zu ermitteln. Bislang war dies ein Problem auf dem Weg zur Miniaturisierung von elektronischen Komponenten gewesen. “Die Forscher konnten nie genau sagen, wie viele Moleküle sie da eigentlich zwischen den elektrischen Kontakten hatten”, erläutert Gust. In der Folge ergaben sich völlig unterschiedliche Werte beispielsweise für die Leitfähigkeit der DNA: Zwischen Isolator und Superleiter fanden die Forscher alles. Denn je nach Länge der DNA sind auch ganz verschiedene Werte möglich.
Susanne Donner
