Molekülschichten

CO Phasen wie Strickmuster

Ben Wortmann, Dennis van Vörden und Rolf Möller

Es sind Bilder aus dem Mikroskop, und doch sehen sie aus wie aus dem Handarbeitsheft: Im einen Moment erscheint ein Perlmuster, im nächsten ein Lochmuster. Zusammen mit unseren Kooperationspartnern aus Barcelona und San Sebastian haben wir unsere Eergebnisse zum strukturellen Phasenübergang von CO Schichten auf Cu(111) in Nano Letters veröffentlicht. Darin zeigen wir, dass man mit atomarer Präzision einen strukturellen Phasenübergang von CO Schichten manipulieren kann und damit Muster auf Oberflächen schreiben kann. Sogenannte „Phasenübergänge“  begegnen uns im Alltag regelmäßig: Als Wasser, das aus dem Kochtopf verdampft oder auch in Form von Schokoladeneis, das uns in der Sommerhitze über die Hand läuft. das Team um  Ben Wortmann und Dr. Christian Bobisch haben nun erstmals ganze Oberflächenbereiche einer Probe nach Belieben zwischen den Phasen hin- und hergeschaltet und den Vorgang in Echtzeit beobachtet. Die Probe besteht dabei aus einer Unterlage aus Kupfer und einer darauf liegenden geschlossenen Lage aus Kohlenstoffmonoxid-Molekülen. Mit der feinen metallischen Spitze eines Rastertunnelmikroskops kann man elektrische Felder an die Probe anlegen und so ganze Flächen innerhalb von Sekundenbruchteilen umschalten – beliebig häufig und im Gegensatz zu einer Handarbeit in einem einzigen Schritt. Die Bilder dazu sind so hoch aufgelöst, dass auch ein Laie einzelne Moleküle erkennen kann, die wie Maschen in einem winzigen Strickmuster erscheinen.  Die Entdeckung schließt eine Lücke: Gegenwärtig werden elektronische Bauteile immer kleiner, und sogar einzelne Atome oder Moleküle werden bereits als Schalter diskutiert. Aber es ist technisch sehr aufwendig und daher in großem Maßstab kaum umzusetzen, einzelne Moleküle zu manipulieren. Indem man aber – wie hier geschehen – gezielt scharf umrissene Bereiche schaltet, die nur eine Moleküllage dick sind, wird die Kombination aus miniaturisierten Bauteilen und einfacher Bedienung realistischer.

(link zur Pressemeldung von Cenide)

 Das Bild zeigt die beiden Phasen von Kohlenstoffmonoxid (CO) auf Kupfer (Cu), aufgenommen mit einem Rastertunnelmikroskop. Der Bildausschnitt zeigt eine Fläche von 6 x 6 nm; es sind einzelne Moleküle zu erkennen