HZDR entdeckt 1_2012

entdeckt 01.12 Forschung WWW.Hzdr.DE // Die Erbsubstanz DNA soll in der Molekularen Elektronik die Funktion von Leiterbahnen übernehmen. Forscher im HZDR können sogar flexible Verbindungen realisieren. _TEXT . Uta Bilow Dehnbare Drähte für die Elektronik von morgen MOLEKULARE ELEKTRONIK: Einzelne Moleküle können elektrisch charakterisiert werden, wenn sie mit atomar feinen metallischen Spitzen kontaktiert werden. Immer kleiner, immer schneller: Das ist der Trend in der Elektronik. Seit Jahrzehnten werden die aktiven Komponenten in elektronischen Apparaten fortwährend kompakter, betrach- tet man die Entwicklung von Röhren über Transistoren bis zu hochintegrierten Chips. Heute bewegen sich die Abmes- sungen der Bauteile in unvorstellbar kleinen Dimensionen: Ein gewöhnlicher Transistor hat eine Kantenlänge von gerade einmal 50 Nanometern. Den Takt bei dieser Entwicklung gibt das Moore’sche Gesetz vor. Alle 18 Monate, so sagte der amerikanische Forscher Gordon Moore in den 1960er Jahren voraus, werde sich die Anzahl der Komponenten auf einem Chip verdoppeln. Dieses Tempo hält die Halbleiterindustrie bislang durch. Doch im Zuge der fortlaufenden Miniaturisie- rung stößt die „top down“-Technologie auf immer größere phy- sikalische Hindernisse und wird zunehmend unwirtschaftlich. Eine attraktive Alternative ist für viele Wissenschaftler der umgekehrte Weg, bei dem komplexe Strukturen aus einzelnen Molekülen und Atomen aufgebaut werden. Dieser „bottom up“-Ansatz soll eine erneute Verkleinerung um Größenord- nungen bringen und Computern zu unübertroffener Leistungs- fähigkeit verhelfen. Ein äußerst interessantes Molekül für die so genannte Mole- kulare Elektronik ist die Erbsubstanz DNA. Das fadenförmige Molekül ist sehr stabil und kann grundsätzlich elektrischen Strom leiten. Es wäre also als Draht geeignet, mit dem man andere Bauteile verknüpfen könnte. Eine ganz spezielle Variante solcher Drähte untersucht am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf der Physiker Artur Erbe. Der Leiter der Forschungsgruppe „Transportphänomene“ in der Abteilung „Skalierungsphänomene“ wechselte von der Universität Konstanz ans HZDR, wo er diese Forschungsarbeiten weiter- führt. Die DNA-Stränge, die Artur Erbe und seine Kollegen untersuchen, sind so konstruiert, dass sie dehnbar sind. Das Besondere daran: Wenn die DNA auseinandergezogen wird, verändert sich lediglich die Länge des Drahtes. Der Stromfluss hingegen bleibt konstant. Bruchkontakte für hauchdünne Elektroden Die Molekulare Elektronik erfordert besondere Experimen- tiereinrichtungen. Denn ein DNA-Draht ist so dünn, dass er konventionelle Leiterbahnen wie dicke Starkstrom-Kabel aus- sehen lässt. Man kann ihn nicht so einfach an elektrische Kon- takte anschließen, um seine Leitfähigkeit zu messen. Daher haben sich die Forscher etwas Besonderes einfallen lassen. „Wir erzeugen hauchfeine Goldelektroden durch die Konstruk- tion eines sogenannten Bruchkontaktes“, erläutert Artur Erbe. Zunächst wird auf einer elastischen Unterlage ein Goldstreifen angebracht, dessen Mitte sich zu einer sehr schmalen Brücke verjüngt. Diese Anordnung wird in eine Apparatur eingespannt und langsam verbogen, bis schließlich die Mitte der Brücke durchbricht. Somit entsteht ein winziger Abstand zwischen den beiden Goldelektroden. Über die Auslenkung der Schie- ber, die den Goldstreifen verbiegen, kann der Abstand der

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