Biochemiker entwickelt den nanoelektronischen Baukasten Organische Molekle werden zu Bits und Bytes Für seine bahnbrechenden Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der molekularen Elektronik wird Prof. Klaus Müllen, seit 1990 Institutsdirektor am Mainzer Max-Planck-Institut für Polymerforschung, mit dem diesjährigen Philip Morris Forschungspreis ausgezeichnet. Müllen ist es erstmals gelungen, organische Moleküle herzustellen, die sich als winzige Bausteine in elektronischen Schaltkreisen einsetzen lassen. Damit ist ein hoffnungsvolles Tor zur vieldiskutierten Nanoelektronik aufgestoßen worden, bei der die einzelnen Funktionseinheiten nochmals rund tausendmal kleiner als bei der heute etablierten Mikroelektronik sein sollen. Ein Highlight seiner bisherigen Forschungserfolge ist die Synthese eines ebenen Moleküls, das sich aus 13 Kohlenstoff-Sechserringen ( Benzolringen ) zusammensetzt. Mit einer winzigen Nadel stellte Müllen einen elektrischen Kontakt zu diesem Molekül her und entdeckte dabei, daß es sich wie ein Ventil für Ströme verhält, also eine gleichrichtende Eigenschaft aufweist. In der Elektronik werden Bauteile mit dieser technisch überaus wichtigen Funktion Dioden genannt. Dem Chemiker Müllen gelang darüber hinaus die Herstellung molekular kleiner Drähte und Leiterbahnen, mit denen sich einzelne Bauteile der Nanoelektronik miteinander verschalten lassen. Zum einen stapelte er einige hundert scheibchenförmige Moleküle und stattete die Enden dieses einer Geldrolle ähnlichen Gebildes mit Schwefelatomen aus, die anschließend - quasi als "atomarer Lötzinn" - den chemischen und damit elektrischen Kontakt zu den Kohlenstoffatomen der nanoelektronischen Bauteile ermöglichen. Zum anderen erzeugte Müllen dünne Oberflächenschichten, in denen sich die Nano-Moleküle aufgrund ihrer spezifischen Struktur in vorherbestimmbaren Mustern und damit Leiterbahnen anordnen. Mit einer Weiterentwicklung dieser Technologie hofft Müllen, dereinst Datenspeicher von gigantischer Kapazität herstellen zu können. Theoretisch könnten dann auf einem Quadratmillimeter zehntausend Gigabits gespeichert werden. "Mein größter und wichtigster Erfolg war die Entwicklung der komplizierten Syntheseverfahren, mit denen sich diese funktionellen Moleküle herstellen lassen", bewertet Müllen seine Arbeiten zur chemischen fundierten Nanoelektronik. Bei allen bislang in Müllens Labors konstruierten Nano-Bauteilen handelt es sich um ebene Moleküle, die sich aus bis zu 50 Kohlenstoff-Sechserringen zusammensetzten. "Viele meiner Kollegen hielten es vorher für unmöglich, daß sich diese Moleküle überhaupt synthetisieren lassen". Doch der Erfolg gab dem engagierten, von seinen Forschungsarbeiten faszinierten Müllen letztlich Recht, der zunächst bei Computersimulationen auf die interessanten elektronischen Eigenschaften dieser Moleküle gestoßen war. Müllen glaubt an die Realisierbarkeit einer molekularen Elektronik, bei der einzelne Moleküle die elementaren Funktionseinheiten bilden und nach dem Baukastenprinzip zusammengefügt werden. Bislang dominiert jedoch bei der Forschung zur Nanoelektronik der entgegengesetzte Ansatz: Von den funktionsfähigen mikroelektronischen Schaltungen versuchen diese Wissenschaftler durch Miniaturisierung zu immer kleineren Systemen vorzustoßen. Müllen, der erst 1994 mit der Konstruktion seiner molekularen Elektronikbausteine begann, hat inzwischen in Sachen Nanoelektronik rund zwanzig Fachveröffentlichungen geschrieben und rund zehn Patente angemeldet. "Die chemische Industrie steht diesen Entwicklungen allerdings noch nicht sehr aufgeschlossen gegenüber", beklagt Müllen die derzeitige Situation. Doch dies sei verständlich, wenn man bedenke, daß man bei der Nutzung von einzelnen Molekülen vielleicht den benötigten Jahresumsatz in einem Zwei-Literkübel produzieren kann. Die entscheidende Wertschöpfung werde es also nicht bei Herstellung, sondern erst später bei der Verarbeitung dieser Moleküle zu nanoelektronischen Schaltungen geben. o