Ordnung ist der halbe Film

News: Ordnung ist der halbe Film

Filme aus geordneten Molekülen herzustellen, hat ein bisschen was vom Hüten unwilliger Schafe. Aber ein Forscherteam hat nun eine Art 'Hütehund' gefunden: einen magnetischen Flüssigkristall, der Moleküle zu geordneten hauchdünnen Schichten gruppieren kann. Die auf diese Art erzeugten Festkörper könnten in der Entwicklung komplexer elektronischer Bauteile Anwendung finden.

Diese vielversprechenden Materialien verlässlich herzustellen, ist ein hartes Stück Arbeit. Bisher konnten Wissenschaftler nur die Methoden zur Produktion traditioneller Festkörper wie Silizium verfeinern, die Atom für Atom wachsen. Materialien, die kontrolliert Molekül für Molekül zunehmen, konnten sie bislang nicht anfertigen. Die Herstellung der meisten organischen Filme benötigt außerdem extreme und daher teure Bedingungen, wie hohe Temperaturen und ein ausgesprochen gutes Vakuum. Und die erreichte Ordnung der Moleküle ist trotz des hohen Aufwandes meist wenig beeindruckend.

Die neue von David Patrick und seinen Kollegen von der Western Washington University entwickelte Technik geht genau diese Probleme an (Physical Review Letters vom 20. März 2000). Jede organische Verbindung, mit der sie arbeiteten, lösten die Forscher zuerst in einer auf 100 Grad Celsius hochgeheizten Flüssigkristall-Lösung auf. Anschließend setzten sie eine Graphitoberfläche auf den Boden des Behälters und legten ein magnetisches Feld an, dass die Flüssigkristallmoleküle ausrichtete. Durch Abkühlen der Lösung konnten die organischen Moleküle dazu gebracht werden, am Graphit haften zu bleiben. Dabei übernahmen sie die Ordnung des Flüssigkristalls, der in keiner Weise von dem Untergrund angezogen wurde.

Die organischen Verbindungen bildeten Schichten auf dem Substrat, die ein Molekül dick und bis auf eine Abweichung von zehn Grad genau ausgerichtet waren. Diese Ordnung blieb auch nach Abstellen des Magnetfeldes und Entfernen des Flüssigkristalls bestehen. Die durch konventionelle Methoden erreichten Ausrichtungen waren bisher so gering, dass man sie nie ausgemessen hatte, erklärt Patrick. "Es gibt in diesem Bereich keine Standards zum Vergleich." Die von Patrick und seinen Kollegen hergestellten Filme konnten zwar nicht für elektronische Anwendungen genutzt werden, aber sie demonstrierten die Möglichkeiten der neuen Methode.

Michael Wolf von der University of British Columbia in Vancouver hält das neue Verfahren für einen "Fortschritt in der Herstellung von dünnen molekularen Filmen". Für auf diesem Weg produzierte organische Halbleiter zum Beispiel finden sich eine ganze Reihe von Anwendungsmöglichkeiten, wie etwa in der Technologie von Displays, sagt der Wissenschaftler. Aber es wird noch einige Jahre Entwicklungszeit benötigen, bis die Methode auf den Markt kommen kann, gibt Wolf zu bedenken. Patrick und seine Kollegen wollen nun einen Schritt weitergehen und Filme aus Halbleitermaterial herstellen. Eine einheitliche Orientierung könnte die elektronischen Eigenschaften des Stoffes verbessern und es vielleicht zum Mikrochip-Material der Zukunft machen.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 19.3.1998
"Neue Nichtleiter für zukünftige Chips"
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