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Ein internationales Team von Wissenschaftlern unter Leitung von Stefan Hecht, Institut für Chemie und IRIS Adlershof der Humboldt-Universit?t zu Berlin, sowie Leonhard Grill von der Karl-Franzens-Universit?t Graz konnte erstmals Molekülketten herstellen, die trotz ihrer Flexibilit?t ungeahnt hohe Leitf?higkeit besitzen. Der neue Ansatz der Forscher erm?glicht das Design flexibler Nanodr?hte und gibt somit detaillierten Einblick in den Zusammenhang zwischen chemischer Struktur und elektronischen sowie mechanischen Eigenschaften. Derartig leitf?hige und flexible Nanodr?hte gelten als Schlüsselbausteine für künftige logische Schaltkreise (“molecular electronics”) sowie flexible elektronische Alltagsgegenst?nde (“wearable plastic electronics”). Die Studie wurde jetzt in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Nature Communications ver?ffentlicht.

Die Miniaturisierung elektronischer Bauelemente schreitet seit fünf Jahrzehnten stetig voran. Mittlerweile besitzen kleine ?smarte“ Mobiltelefone mehr Rechenleistung als ganze Rechenzentren früherer Tage. Dabei liegt die Grundlage jedes elektronischen Ger?ts in der Kontrolle des Flusses von Ladungen durch Transistoren und Leiterbahnen. Deren ultimative Verkleinerung besteht in der Realisierung molekularer Schalter und Dr?hte (?molekulare Elektronik“). Letztere sollten eine hohe Leitf?higkeit aufweisen, um den elektrischen 金贝棋牌 zwischen einzelnen Molekülen zu gew?hrleisten, darüber hinaus aber auch biegsam sein, um sich einer flexiblen Unterlage anzupassen. Bislang wurden vor allem Ans?tze verfolgt, die eine erh?hte Leitf?higkeit durch steifere Drahtstrukturen realisiert haben. Dies ist jedoch unmittelbar mit einer inh?renten Rigidit?t und somit geringen Flexibilit?t verbunden.

In ihrer neuen Arbeit stellt die Gruppe um Stefan Hecht nun einen alternativen Ansatz vor: In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Leonhard Grill nutzten die Forscher die von ihnen gemeinsam entwickelte Oberfl?chenpolymerisation und Einzeldrahtcharakterisierung aus, um molekulare Ketten aus abwechselnd elektronenreichen und elektronenarmen Einheiten zu erzeugen. Die resultierenden alternierenden Donor-Akzeptor-Polymere weisen eine ausgezeichnete Leitf?higkeit auf, ohne jedoch ihre Flexibilit?t einzubü?en, obwohl die Elektronen nur schlecht über das Drahtmolekül verteilt sind. Letzteres ist unerwartet und widerspricht dem allgemein anerkannten Modell, nach denen nur die Delokalisierung von Elektronen über das Molekül einen effizienten Ladungstransport gew?hrleistet.

?Unsere Studie tr?gt zum fundamentalen Verst?ndnis von elektrischem Transport durch Einzelmoleküle bei und sollte das Design neuer und besserer molekularer Dr?hte beflügeln“, erkl?rt Stefan Hecht, Professor für Organische Chemie und Funktionale Materialien an der Humboldt-Universit?t zu Berlin. Er erhofft sich wesentliche Impulse für das breite Feld der molekularen und organischen Elektronik.

Die Studie wurde im Rahmen des EU-Projekts AtMol (?Atomic Scale and single Molecule Logic gate Technologies“) in einer internationalen Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Karl-Franzens-Universit?t Graz sowie dem franz?sischen Centre National de la Recherche Scientifique in Toulouse und dem Institute of Materials Research and Engineering in Singapore durchgeführt.

Publikation

Conductance of a single flexible molecular wire composed of alternating donor and acceptor units. C. Nacci, F. Ample, D. Bleger, S. Hecht, C. Joachim, and L. GrillNature Communications 6, 7397 (2015) DOI: 10.1038/ncomms8397

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Prof. Stefan Hecht, Ph.D.

Humboldt-Universit?t zu Berlin
Institut für Chemie und IRIS Adlershof

Tel.: 030 2093-7365
sh@chemie.hu-berlin.de

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