Moleküle lernen rechnen

Und so funktioniert das molkulare Speicherelement: Zwischen zwei nur jeweils ein Atom grosse Goldspitzen, wird das Molekül wie in einen Schraubstock gespannt. Bei dem Molekül handelt es sich um einen Winzling mit dem sperrigen Namen "Biprydyl-Dinitro Oligophenylen-Ethynylen Dithiol".

Dieses ist so gebaut, dass Elektronen, die durch das Molekül geschickt werden, eine innere Barriere überwinden müssen. Um die Diode anzuschalten muss an dem Gold-Molekül-Gold-System eine Spannung angelegt und erhöht werden, bis ein gewisser Widerstand überwunden ist. Fliesst einmal Strom ist der Schalter an. Der Clou dabei: Wird die Spannung reduziert, fliesst weiterhin Strom und der Schalter bleibt im "On"-Zustand. "Erst wenn eine negative Spannung angelegt wird, kippt das System in den 'Off'-Zustand", sagt Riel.

Damit haben die Forscher gezeigt, dass es möglich ist, ein Molekül als Informationsspeicherelement zu nutzen. Die Herausforderung besteht nun darin, dieses molekulare Element in grössere Schaltkreise zu integrieren. "Unser Ziel ist dabei längerfristig, vom Gold als Trägermaterial wegzukommen und Silizium zu verwenden", meint Riel. Doch Silizium habe wieder ganz andere Eigenschaften als Gold, da ersteres ein Halbleiter ist. Laut Riel könnte man möglicherweises hochdotiertes Silizium nehmen oder auf das Halbleitermaterial eine hauchdünne Metallschicht aufbringen.

Doch bis es einmal soweit ist, müssen noch andere Probleme bewältigt werden: So besteht beim heutigen Gold-Molekül-Gold-Schraubstock noch ein zu grosser Widerstand zwischen dem Molekül und dem Goldatom. An dieser Stelle bilden derzeit Schwefelgruppen das Scharnier und binden das Molekül an die Goldatome. Wie Riel berichtet, habe man diese durch Kohlenstoffverbindungen, namentlich C60, ersetzt. Mit Erfolg: "Wir haben festgestellt, dass dadurch der Widerstand extrem reduziert werden kann", sagt die Forscherin. Allerdings könne sie derzeit noch nicht viel mehr zu diesem Thema sagen.