Empa-Forschende verdrahten winzige Moleküle für Quantencomputer
Ein Schweizer Forschungsteam entwickelte eine nanometergrosse Lichterkette, die Strom leitet, Licht erkennt und Magnetzustände speichert.
Das Wichtigste in Kürze
- Ein Schweizer Forscherteam hat eine molekulare Lichterkette entwickelt.
- Diese kann Strom leiten, auf Licht reagieren und magnetische Zustände speichern.
- Die Lichterkette könnte künftig in Quantencomputern und Sensoren verwendet werden.
Ein Schweizer Forschungsteam hat eine Art molekulare Lichterkette gebaut. Sie ist nur wenige Nanometer gross – also mehrere zehntausendmal kleiner als ein menschliches Haar. Die Struktur kann Strom leiten, auf Licht reagieren und magnetische Zustände speichern.
Damit könnte die Lichterkette eines Tages in Quantencomputern, Sensoren oder neuartigen elektronischen Bauteilen eingesetzt werden. Das teilte die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) am Freitag mit.
Im Zentrum stehen sogenannte Porphyrine. Das sind organische Moleküle, die in der Natur eine wichtige Rolle spielen. Sie bilden zum Beispiel den Farbstoff in unserem Blut oder im Chlorophyll der Pflanzen.
Diese Moleküle bilden einen Ring, in dessen Mitte einzelne Metall-Ionen wie Eisen, Kobalt oder Magnesium gefangen werden können. Je nachdem, welches Metall im Ring gefangen ist, weisen die Verbindungen unterschiedliche chemische und physikalische Eigenschaften auf.
Porphyrine eröffnen neue Wege in der molekularen Elektronik
Chemikerinnen und Materialwissenschaftler wollen sich die Flexibilität und Funktionalität von Porphyrinen schon lange zunutze machen. Laut Empa eignen sie sich unter anderem für Anwendungen in der molekularen Elektronik. Damit elektronische Komponenten funktionieren, müssen sie allerdings mit anderen Komponenten verbunden sein.
Einzelne Moleküle zu verdrahten, sei dabei nicht ganz einfach. Genau dies sei den Empa-Forschenden nun aber gelungen.
Gemeinsam mit Forschenden des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung in Deutschland haben sie Porphyrine in präziser und definierter Weise angebunden. Die Moleküle wurden gezielt an ein nur ein Nanometer breites Graphen-Band gekoppelt.
Empa nutzt Graphen-Band als molekulares Kabel
Graphen ist ein Material aus nur einer Lage Kohlenstoffatomen. Das Graphen-Band fungiere dabei als eine Art Kabel zwischen den Molekülen, erklärte die Empa. Die dazugehörige Studie wurde in der Fachzeitschrift «Nature Chemistry» veröffentlicht.
«Unser System ist ein Baukasten, mit dem man unterschiedliche Eigenschaften einstellen kann», sagte der Empa-Forscher Roman Fasel laut der Mitteilung.
Forschende könnten daraus eines Tages Bausteine für Quantencomputer entwickeln oder Sensoren, die Giftstoffe und Chemikalien erkennen. Auch der Einsatz als Schaltkreise im Nanomassstab wäre denkbar.
