Zwei interdisziplinäre Forscherteams aus Physikern und Chemikern für bahnbrechende Erkenntnisse in der Nanotechnologie geehrt
Der Erwin Schrödinger-Preis für interdisziplinäre Forschung wurde in diesem Jahr von der Helmholtz-Gemeinschaft an zwei Forscherteams aus dem Institut für Nanotechnologie des Forschungszentrums Karlsruhe vergeben. Die Physiker und Chemiker Frank Hennrich, Ralph Krupke, Marcel Mayor und Heiko Weber machten zwei bahnbrechende Entdeckungen: Sie entwickelten ein Verfahren zur Trennung von winzigen Kohlenstoffröhrchen, die in der Nanotechnologie eine wichtige Rolle spielen. Zudem gelang es ihnen, elektrischen Strom durch einzelne organische Moleküle zu vermessen.
Kohlenstoff-Nanoröhren sind zu einem der wichtigsten Forschungsobjekte der Nanotechnologie geworden. Die metallischen und halbleitenden Nanoröhren, mit denen Leiterbahnen und Transistoren auf die Platinen gebracht werden können, erlauben die Produktion wesentlich kleinerer und schnellerer Chips - mit kürzeren Leitungswegen und wesentlich geringerer Hitzeentwicklung. Bisher gab es allerdings eine Schwierigkeit: Bei der Herstellung der feinen Röhrchen entsteht immer ein Gemisch aus zwei Typen von Nanoröhren mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften. Je nach Anordnung der Atome in den Wänden der Röhrchen verhalten sich die "Kohlenstoffmakkaroni" entweder wie Metalle oder wie Halbleiter. Erst die Arbeiten des Forscherteams Dr. Ralph Krupke (Physiker) und Dr. Frank Hennrich (Chemiker) vom Forschungszentrum Karlsruhe (FZK) ermöglichen es jetzt, die halbleitenden und metallischen Röhrchen in einer Lösung voneinander zu trennen und so zu sortieren.
Eine weitere bahnbrechende Entdeckung konnten Dr. Marcel Mayor und Dr. Heiko Weber machen: Sie bewiesen erstmalig, dass sich organische Moleküle zukünftig als Bauteile in elektronischen Schaltkreisen einsetzen lassen und schafften es, den Strom durch diese Moleküle zu messen. "Zum Nachweis haben wir symmetrische und unsymmetrische Moleküle hergestellt und kontaktiert", erläutert Dr. Marcel Mayor, der mit Dr. Heiko Weber in interdisziplinärer Chemie-Physik-Partnerschaft gearbeitet hat. So gewannen die Wissenschaftler eine für die molekulare Elektronik entscheidende Erkenntnis: Durch geeignete Wahl der molekularen Struktur können die elektronischen Eigenschaften der "Bauteile" tatsächlich festgelegt werden. Moleküle können also aufgrund ihrer unterschiedlichen Leitfähigkeitseigenschaften für elektronische Funktionen quasi maßgeschneidert werden.
Den Karlsruher Forschern gelang damit ein Durchbruch in der Nanoelektronik. Denn Halbleiteringenieure schafften es zwar in den vergangenen 20 Jahren, immer höher integrierte elektronische Schaltungen aus Silizium herzustellen und die Abmessungen der einzelnen Bauteile dabei immer weiter zu verkleinern. Die Verkleinerung stieß jedoch im Nanobereich bereits an ihre physikalischen Grenzen. Ob das Verschalten von Molekülen einen möglichen Ausweg darstellt, kann jetzt dank dieser Arbeiten genauer untersucht werden.
Die Auszeichnung interdisziplinärer Forschergruppen ist Teil der Mission der Helmholtz-Gemeinschaft, deren Forschungszentren es zu ihrer Aufgabe gemacht haben, großen und drängenden Fragen von Gesellschaft, Wissenschaft und Wirtschaft auf den Grund zu gehen. Die Erforschung von Systemen hoher Komplexität ist dabei oft nur durch intensive Zusammenarbeit über Fachgrenzen hinweg möglich. Dafür geben die Karlsruher Forscher ein gutes Beispiel: "Den diesjährigen Preisträgern ist auf einzigartige Weise gelungen, interdisziplinär zusammenzuarbeiten und die Bereiche Chemie und Physik auf einem innovativen Forschungsgebiet fruchtbar miteinander zu verbinden", so Prof. Karin Mölling, Vorsitzende der Jury des Erwin Schrödinger-Preises.
Der mit 50.000 Euro dotierte Preis wurde anlässlich der Jahrestagung der Helmholtz-Gemeinschaft am 7. Dezember 2004 in Brüssel übergeben.
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