Amerikanische Wissenschaftler haben eine Methode zur kontrollierten Bewegung eines einzelnen Atoms innerhalb eines Moleküls entwickelt. Dabei wird dieses mithilfe des Tunnelstroms zwischen einer kleinen Metallspitze eines Rasterelektronenmikroskops und dem Molekül energetisch angeregt. Die Forscher glauben, auf diese Weise den Schlüssel zur Herstellung eines einatomigen Schalters gefunden zu haben, der durch die Bewegung eines einzelnen Atoms zwischen zwei festgelegten Plätzen ausgelöst wird.
In ihrem Experiment stellten die Wissenschaftler um Joseph Stroscio vom National Institute of Standards and Technology (NIST) zunächst ein kettenförmiges Molekül aus mehreren Kupferatomen und einem einzelnen Kobaltatom auf einer Kupferoberfläche her. Dies geschah durch die kontrollierte Verschiebung von Atomen mithilfe der feinen Spitze eines Rastertunnelmikroskops ? ein Verfahren, das seit mehreren Jahren routinemäßig in der Nanotechnologie eingesetzt wird.
Anschließend untersuchten die Forscher, ob das Fremdatom in der Kupferkette durch eine einfache Variation des Stromflusses zwischen der nur wenige Nanometer oberhalb der Kette schwebenden Mikroskopspitze und dem Molekül selbst verschoben werden konnte. Wie sich herausstellte, war dies tatsächlich der Fall: Ab einer gewissen Größe des Tunnelstroms wechselte das Kobaltatom seinen Platz innerhalb der Kette. Dazu musste die Spitze nur dem Atom angenähert werden.
Das Kobaltatom sprang so ? ausgelöst durch eine Bewegung der Spitze ? zwischen zwei Orten innerhalb der Kette hin und her. In ihrer Studie untersuchten die Forscher die Dynamik dieses Vorgangs mittels einer genauen Analyse des Tunnelstroms. Sobald dieser einen gewissen Schwellenwert überschritt, brach eine für den Halt des Kobaltatoms in der Kupferkette entscheidende chemische Bindung auf, und der Ortswechsel wurde somit eingeleitet. Stroscio glaubt, dass dieses Konzept als Grundlage eines winzigen, atomaren Schalters in der Nanoelektronik dienen könnte.
Science, Bd. 313, S. 948 Stefan Maier
