Met de tip van een rastertunnelmicroscoop (boven) wordt een moelcuull opgepakt en verplaatst (afb: onderzoekcentrum Jülich)

Onderzoekers van onderzoeks-centrum in Jülich (D) hebben een systeem ontworpen, waarbij met behulp van een met de ‘hand bestuurbare’ rastertunnel-microscoop moleculen kunnen worden verplaatst. Tot nu toe was het alleen mogelijk dat met starre, geprogrammeerde bewegingen te doen. De Duitse onderzoekers denken dat deze ‘handbediening’ mogelijkheden biedt voor de constructie van molecuultransistoren en andere nanocomponenten. Als bewijs van het kunnen van de techniek hebben de onderzoekers Jülich ‘uitgeprikt’ in een ‘velletje’ moleculen met de dikte van één molecuul.

„Hiermee kunnen ook grote organische moleculen uit hun verband worden gelicht en elders geplaatst worden”, zegt Ruslan Temirov van het Peter Grünberg-instituut in Jülich. Zo’n systeem zou aan de basis kunnen liggen van een volgende generatie in de elektronica: de nanoelektronica, waarbij de elektronica is aanbeland op molecuulniveau.

De koppeling tussen de hand en de besturing wordt gemaakt door een bewegingssensor. Met de tip van de microscoop kunnen de moleculen verplaatst worden. Bij de besturing is natuurlijk rekening gehouden met de verschillen in dimensies. “Een verplaatsing van de hand over 5 cm resulteert in een verplaatsing van de microscooptip van 10 nm. Dat is de ordegrootte van een atoom en de lengte van de verbindingen in een molecuul”, zegt Temirov.
De besturing kost wel wat oefening. “De eerste keer kostte het verplaatsen van een molecuul 40 minuten, later duurde dat nog maar 10 minuten”, zegt onderzoeker Matthew Green. Hij had vier dagen nodig om het woord jÜLICH te schrijven, bestaand uit 47 weggeplukte moleculen peryleentetrakoolstofzuuranhydride oftewel PTCDA. Die anhydride is een organische halfgeleider die wel eens iets zou kunnen betekenen voor de organische elektronica, die, naar verwacht, in de nanoelektronica dominant zal zijn. Verschrijvingen laten zich moeiteloos herstellen. Green: “Dat is een voordeel van deze methode. De experimentator kan ingrijpen en een andere oplossing zoeken.”

Het verplaatsen van losse atomen of moleculen was al mogelijk, maar als de moleculen onderdeel van een chemische structuur vormden, dan werd dat onmogelijk gemaakt door de onderlinge aantrekkingskracht van de moleculen.Met deze methode kunnen moleculen uit een samenhangende structuur worden geplukt. Pas tijdens het experiment wordt duidelijk welke kracht moet worden gebruikt om een molecuul uit die samenhang te verwijderen.
Het zal geen handwerk blijven. In de toekomst moet een lerende computer de lastige klus van het oppakken van de afzonderlijke moleculen overnemen.

Bron: Alpha Galileo