Kooperierende Moleküle:
Physiker der TU Graz untersucht Wechselwirkungen organischer Moleküle

Leistung im Miniformat: Die elektronischen Bauelemente der Zukunft sollen schneller, leistungsfähiger und vor allem immer kleiner sein. Die langfristige Vision der ultimativen Miniaturisierung sind einzelne Moleküle, die elektrisch leiten und schalten. Um dieser Vision näher zu kommen, müssen die Wechselwirkungen und physikalischen Eigenschaften von Molekülen im Detail erforscht werden. David Egger, Dissertant am Institut für Festkörperphysik der TU Graz, hat genau das getan und ist dabei auf ein interessantes Phänomen gestoßen: Im Kollektiv verhalten sich die chemischen Bauteile nicht als „Einzelkämpfer“, sondern arbeiten zusammen. Die Forschungsarbeit, die der junge Wissenschafter in Kooperation mit Kollegen der Humboldt-Universität zu Berlin verfasste, wurde kürzlich im renommierten Fachjournal „Advanced Materials“ publiziert.

Die fortschreitende Miniaturisierung elektronischer Bauelemente ist durch physikalische Grenzen nur eingeschränkt möglich – noch. Wie man diese Grenzen überwinden könnte, wird in der Nanoelektronik erprobt: „Ziel ist es, statt Halbleiter-Mikrostrukturen einzelne Moleküle als elektrische Leiter und Schalter fungieren zu lassen“, erklärt David Egger vom Institut für Festkörperphysik.

Gemeinsam anders als alleine

In seiner Doktorarbeit hat der Physiker in einem Forschungsaufenthalt bei Georg Heimel an der Humboldt-Universität zu Berlin die Eigenschaften von organischen Molekülen in verschiedenen Situationen untersucht. Dabei hat sich ein überraschendes Phänomen offenbart: Zwei organische Moleküle, die individuell betrachtet sehr ähnliche physikalische Eigenschaften haben, zeigen im Kollektiv einer Nanometer dünnen Schicht völlig unterschiedliche Charakteristika. „Wenn die Moleküle kooperieren, ändern sich plötzlich wichtige elektrische Kennzahlen wie die Leitfähigkeit oder das elektrische Verhalten bei Erwärmung“, erklärt Egger.

Modellierung an Hochleistungsrechnern

Ein grundlegendes Verständnis von derartigen Phänomenen im Nanobereich ist für die Entwicklung neuartiger Bauteile, etwa für die Chipindustrie, essentiell. Da bestimmte physikalische Prozesse für Experimente nur schwer unter kontrollierten Bedingungen zugänglich sind, nutzt Egger zum besseren Verständnis die Modellierung und Simulation an Hochleistungsrechnern und untersucht die Wechselwirkung von Molekülen in dünnen Schichten so unter stabilen Bedingungen.

Biografische Skizze

David Egger wurde 1987 in Klagenfurt geboren. Er studierte Technische Physik an der TU Graz und schloss seinen Master 2010 ab. Derzeit ist er Doktorand bei Egbert Zojer am Institut für Festkörperphysik der TU Graz. David Egger ist Träger des DOC Stipendium der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und wurde 2011 mit dem Forschungspreis für Simulation und Modellierung des Landes Steiermark - "Nachwuchsförderung" ausgezeichnet.

Zur Publikation „ Polarity Switching of Charge Transport and Thermoelectricity in Self-Assembled Monolayer Devices“

Rückfragen:
Dipl.-Ing. David Egger
Institut für Festkörperphysik
Tel: +43 (316) 873 8972
E-Mail: david.egger@tugraz.at