Karl-Scheel-Sitzung und Preis 2009
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Sprecher:innen
- Prof. Dr. Katharina Franke
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Elektronentransport durch ein einzelnes Molekül: Auf dem Weg zur molekularen Elektronik
Im Rahmen der Karl-Scheel-Sitzung 2009 wurde
Frau Dr. Katharina Franke,
Leiterin der Arbeitsgruppe Experimentelle Nanophysik am Fachbereich Physik der Freien Universität Berlin,
in Anerkennung ihrer hervorragenden Forschungsarbeiten auf dem Gebiet des
Elektronentransports durch ein einzelnes Molekül
der Karl-Scheel-Preis 2009 verliehen.
Die Preisträgerin hielt einen Vortrag über ihre Forschungsergebnisse.
Im Anschluss erfolgte die Verleihung des Karl-Scheel-Preises an die Vortragende.
Ziel der molekularen Elektronik ist es, einzelne Moleküle als funktionale Bauteile eines elektronischen Schaltkreises zu verwenden. Eine effiziente Anwendung erfordert ein grundlegendes Verständnis der Eigenschaften des Ladungstransports durch ein einzelnes Molekül.
Aus dem Alltag wissen wir, dass Stromfluss Wärme produziert, der eventuell elektronische Bauelemente durchbrennen lässt. Analog dazu lässt sich die Frage stellen, wie viel Strom ein einzelnes Molekül standhalten kann, insbesondere da durch die Miniaturisierung sehr hohe Stromdichten erreicht werden. Mittels Rastertunnelmikroskopie und –spektroskopie konnten wir das „Heizen“ und „Abkühlen“ einzelner Moleküle auf Metalloberflächen untersuchen. Anhand der Abhängigkeit der Leistung, die zur Zersetzung des Moleküls benötigt wird, von der Energie der Elektronen lassen sich fundamentale Konzepte der Elektronen-Schwingungswechselwirkung ableiten. So lässt sich zeigen, dass das Heizen ein resonanter Prozess ist. Mit Hilfe von inelastischer Tunnelspektroskopie können wir außerdem einzelne molekulare Schwingungsmoden identifizieren, die besonders stark durch den Elektronentransport angeregt werden. Die Kühlung der Moleküle erfolgt durch Anregung von Elektron-Loch-Paaren, deren Effizienz von der Kopplung des Moleküls an die Elektroden bestimmt ist.
Die Funktionalität eines elektronischen Bauelements ist durch seine Strom-Spannungskennlinie gegeben. Tunnelspektroskopie bietet nicht nur einen leichten Zugang zu deren Charakterisierung, sondern gibt bei detaillierter Analyse der differentiellen Leitfähigkeit Aufschluss über die elektronische Kopplung an das Substrat. Durch systematische Funktionalisierung einer metallischen Oberfläche können gezielt verschiedene Kopplungsstärken und somit Leitfähigkeitseigenschaften eingestellt werden.
