Forscher der Universität Lund arbeiten an Computern der Zukunft mit minimalem Stromverbrauch. Sie haben ein einfaches Kohlenwasserstoffmolekül mit einer Logik-Gate-Funktion hergestellt, wie sie auch in Transistoren vorkommt. Das könnte ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu elektronischen Bauelementen auf molekularer Ebene sein.
"Wir haben ein einfaches Kohlenwasserstoffmolekül entwickelt, das seine Form ändert und parallel dazu zwischen isolierend und leitfähig pendelt, wenn es einer elektrischen Spannung ausgesetzt wird", sagt Chemiker Daniel Strand. Der sogenannte antiaromatische Ring in einem Molekül wurde so konstruiert, dass er Elektronen sowohl empfangen als auch weiterleiten kann. Viele organische Moleküle bestehen aus aromatischen Benzolringen, also flachen Ringen, die aus sechs Kohlenstoffatomen bestehen. Ein einfaches Beispiel ist Graphen. Solche Moleküle verändern jedoch weder ihre Eigenschaft noch ihre Form, wenn sie einem elektrischen Potenzial ausgesetzt werden. Daher wurden Kohlenwasserstoffe untersucht, die aus Ringen mit acht Kohlenstoffatomen bestehen. Werden in ein solches Molekül aufgrund der angelegten Spannung zwei Elektronen injiziert, geht es von isolierend zu leitend über - ähnlich wie ein Transistor, der von Null auf Eins schaltet.
Die Herstellung kleinster Bauteile ist sowohl in der Forschung als auch in der Entwicklung elektronischer Schaltungen ein wichtiges Ziel. Ein Beispiel sind Transistoren - je kleiner sie sind, desto schneller und energieeffizienter werden Computer. Mit dem neuen Kohlenwasserstoffmolekül hat Strand genau das erreicht, worauf es ankommt. Zudem ist es leicht herzustellen, weil es ganz einfach aufgebaut ist. "Moleküle, die sich als Reaktion auf elektrisches Potenzial verändern, bieten uns spannende Entwicklungsmöglichkeiten. Man kann sich energieeffiziente Rechnerarchitekturen und vielleicht sogar elektrische Maschinen auf molekularer Ebene vorstellen", so Strand.
