02/09/2011 - Näher an Computer von organischen Molekülen

Menéame

CSIC-Wissenschaftler entschlüsseln den Porphyrinetransportmechanismus, der gegen diejenigen, die man glaubte, nicht Sprünge, sondern durch den Tunneleffekt entspricht.

Für die Elektronik-Moleküle im Besonderen und die Nanotechnologie im Allgemeinen ist es unerlässlich zu wissen, wie sich die winzigen Materialien verhalten, mit denen sie arbeiten. Deshalb wird Porphyrine untersucht, ein organisches Molekül, das im zentralen Bereich der Makromoleküle wie Chlorophyll und Hämoglobin vorkommt und das ein metallisches Atom besitzt, das seine Funktion bestimmt. Ein lebenswichtiges Molekül für die Nanotechnologie und die Zukunft von Quantencomputern, weil sie ausgezeichnete Fähigkeiten haben, Elektronen von einer Seite auf die andere zu übertragen.

Bisher wurde davon ausgegangen, dass der Strom - der Elektronentransport - durch Hopping erzeugt wurde, einen Prozess der Sprünge von einer Region des Moleküls zur anderen. Aber zum Erstaunen der Forscher des Zentrums für Nanomaterialien und Nanotechnologie (gemischtes Zentrum zwischen der Universität Oviedo und der Regierung des Fürstentums Asturien, das mit dem CSIC assoziiert ist) ist dies nicht der Fall bei Porphyrinen.

Um den elektronischen Transportmechanismus zu lösen, den Porphyrine leiten, hat das Gerät die Veränderung seiner elektrischen Leitfähigkeit je nach Entfernung und Temperatur in Ketten von ein, zwei und drei Porphyrineinheiten bewertet, die an ihren Enden an Goldoberflächen befestigt sind, die als Elektroden wirken. Nach den Gesetzen für den Hopping-Transport steigt die Leitfähigkeit der Porphyrine mit der Temperatur, wird aber mit der Entfernung leicht reduziert.

Weniger temporär, viel weniger

Im Gegenteil, der Tunneleffekt beruht darauf, dass Elektronen eine gewisse Wahrscheinlichkeit haben, aus einer Elektrode zu verschwinden und in der anderen zu erscheinen. Diese Wahrscheinlichkeit hängt von der Art des Moleküls zwischen den Elektroden ab. In diesem Mechanismus kann die Temperatur auch das Verhalten erhöhen, "da sie die Menge der zur Beförderung verfügbaren Elektronen erhöht," erklärt der für die Arbeit verantwortliche Forscher Victor Manuel García. Die Wirkung der Länge reduziert jedoch das Verhalten exponentiell. Eine leichte Zunahme der Entfernung verringert die Wahrscheinlichkeit der Elektronen, auf der anderen Seite zu erscheinen drastisch.

Diese Entdeckung, die in der letzten Ausgabe der Zeitschrift Nature Nanotechnology veröffentlicht wurde, nähern sich CSIC-Forscher der Schaffung von Quantencomputern, die auf organischen Molekülen basieren. Dies liegt daran, dass für die Quantenmechanik, auf der diese Maschinen basieren, der Transport von Elektronen durch den Tunneleffekt bequemer ist. "So bewahren Elektronen ihre wellige Natur und damit auch ihre Quanteneigenschaften," so Garcia abschließend.

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