Untersuchung der Leitfähigkeit von Einzelmolekülen
Das Projekt Photosyn-STM (Single-molecule studies of photo-conductance on photosynthetic molecular systems by SPM break-junction measurements) beschäftigte sich mit verschiedenen Methoden zur elektrischen Charakterisierung von Metall-Molekül-Metall-Kontakten und deren Ladungstransport. Zu diesen Methoden zählen auch STM-Bruchkontakt-Techniken (STM: Rastertunnelmikroskopie). Im ersten Projektabschnitt wurden neue Ansätze für Versuche mit STM-Bruchkontakt-Techniken entwickelt, um photoinduziertes elektrisches Verhalten zu untersuchen oder die photoinduzierte elektrische Leitfähigkeit bei elektromagnetischer Strahlung zu verbessern. Mit diesen Verfahren konnte das Diodenverhalten von Einzelmolekülkontakten demonstriert, ein direkt auf Einzelmolekül-Feldeffekttransistoren (FET) anwendbarer elektrochemischer Gate-Effekt erzielt und ein elektromechanisches Gerät auf Einzelmokekülbasis entwickelt werden, mit dem sich der Stromfluss mechanisch modulieren lässt. Zudem wurden erste Photoemissionsdaten von Einzelmolekülen im Zusammenhang mit dem Diodenverhalten ermittelt. Die Projektpartner entwickelten zwei Versuchsanordnungen für STM-Bruchkontakt-Techniken, um Einzelmolekülkontakte und Ladungstransport in molekularen Systemen mit biologischer Relevanz zu untersuchen. Insbesondere wurde der Ladungstransport in Einzelproteinkontakten mittels des blauen Kupferproteins Azurin charakterisiert. Damit wurde erstmals ein Azurin-vermittelter elektrischer Kontakt zwischen zwei metallischen Elektroden auf Einzelmolekülbasis hergestellt. Die Ergebnisse von Photosyn-STM sind von großer Bedeutung für die Molekularelektronik. Weitere Forschungen werden den Weg für die kommerzielle Nutzung einer neuen Generation von Einzelmolekülgeräten ebnen.
