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Datenspeicher

Metallofullerene als Datenspeicher

| Redakteur: Olaf Spörkel

Metallofullerene könnten zukünftig als Nano-Datenspeicher Anwendung finden. Wie Empa-Forscher jetzt zeigen konnten, bilden Metallofullerene geordnete supramolekulare Strukturen mit unterschiedlichen Orientierungen aus. Durch gezielte Manipulation könnten Daten gespeichert und wieder ausgelesen werden.

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Bestehend aus 80 Kohlenstoffatomen (hellblau), drei Dysprosiumatomen (rot) und einem Stickstoffatom (dunkelblau) könnten Metallofullerene zukünftig als Datenspeicher eingesetzt werden.
Bestehend aus 80 Kohlenstoffatomen (hellblau), drei Dysprosiumatomen (rot) und einem Stickstoffatom (dunkelblau) könnten Metallofullerene zukünftig als Datenspeicher eingesetzt werden.
( Bild: Empa )

Dübendorf/Schweiz – Kohlenstoff kommt in mehreren Modifikationen vor. Neben Diamant und Graphit kann Kohlenstoff auch in Form der Fullerene auftreten. In den kugelförmigen Strukturen lassen sich Metallverbindungen einschließen. Die resultierenden Metallofullerene verfügen über einzigartige elektronische Eigenschaften, die einen Einsatz für die IT-Industrie beispielsweise als Nano-Datenspeicher ermöglichen. Zusammen mit Kollegen der Universität Zürich, des Paul Scherrer Instituts sowie des Leibniz-Instituts in Dresden konnten Empa-Forscher aus der Abteilung nanotech@surfaces zeigen, dass auf einer Oberfläche aufgebrachte Metallofullerene geordnete Inseln identisch orientierter Moleküle bilden. Die eingeschlossenen Metallverbindungen wiesen unterschiedliche Orientierungen auf. Könnte nun durch externe Stimuli - analog einem Schalter - eine Orientierung in eine andere umgekippt werden, wäre dies ein Grundmechanismus für die Datenspeicherung.

Aufbau der Datenspeicher

Bei den untersuchten Molekülen handelt es sich um endohedrale Metallofullerene, deren Struktur aus 80 Kohlenstoffatomen besteht, die ein Trimetallnidrid (ein Stickstoffatom, drei Metallatome) einschließt. Als Metall wurde Dysprosium (Ordnungszahl 66) aus der Gruppe der Lanthanoide verwendet. Endohedrale Komplexe lassen sich nicht mit allen Metallen des Periodensystems bilden; mit den Lanthanoiden ist dies möglich. Anwendungen für Dysprosium finden sich sonst nur wenige. Es wird beispielsweise als Legierung mit Blei für die Abschirmung von Kernreaktoren eingesetzt.

Die Forscher brachten für ihre Untersuchungen eine hauchdünne Einzelschicht der Metallofullerene auf einer Kupferunterlage auf. Mittels Rastertunnelmikroskop und Photoelektronenbeugung an der Swiss Light Source (SLS), der Synchrotronquelle des Paul Scherrer Instituts, untersuchten die Forscher wie sich die Metallofullerene auf der Unterlage ordnen. Die Untersuchungen zeigten, dass die eingeschlossene Metallverbindung auf die Unterlage reagiert und passende Orientierungen annimmt.

Originalveröffentlichung: Treier, M. et al.: Looking inside an endohedral fullerene: Inter- and intramolecular ordering of Dy3N @ C80 (Ih) on Cu(111); Physical Review B 80, 081403(R) (2009)

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