Forskerne har lært at isolere enkelte molekyler mellem to guldstave, der er cirka 500 nanometer lange. (Foto: Titoo Jain)

Forskere fra Nano-Science Center ved Københavns Universitet har udviklet en metode til at isolere enkelte molekyler ved hjælp af to guldstave. Nu kan man udføre og aflæse molekylemålinger via stavene, der er flere hundrede gange længere end molekylerne.

Molekylerne, der måles i hele og halve nanometer, er ellers meget svære at arbejde med, fordi de er så bittesmå. En nanometerer svarer nemlig til 0,000,000,001 meter, og bare det at kunne iagttage nanopartikler er faktisk svært nok i sig selv. Derfor er der glæde at spore hos Kasper Moth-Poulsen, der en af hovederne bag den nye teknik:

»Vi har rykket fra at arbejde med elementer på én-to nanometer til at arbejde på mikrometer længdeskalaen, og det gør det muligt at arbejde langt mere kontrolleret og målrettet,« fortæller Kasper Moth-Poulsen,

Han er ph.d. i kemi og postdoc ved Berkeley Universitet i Californien, samt tidligere postdoc ved Nano-Science Center, hvor han sammen med andre forskere gennemførte eksperimenterne med guldstavene.

Forskernes resultater er blevet offentliggjort i tidsskriftet ACS Nano og bliver frem til lørdag præsenteret ved European Conference on Molecular Electronics 2009, der afholdes i København.

En ny generation computere

Man har længe stræbt efter at finde frem til, hvordan man kan få enkelte molekyler til at overføre strøm. På længere sigt kan det bruges til at bygge hurtigere computere, og i den forbindelse er forskernes opfindelse et skridt i den rigtige retning.

De har lært at styre dannelsen af to guldstave i noget vand med så stor en nøjagtighed, at der til sidst kun er 1-2 nanometer mellem stavene. Der er således kun plads til et enkelt molekyle.

Man kan nu bruge stavene til at udsætte molekylet for forskellige elektroniske påvirkninger og målinger og på den måde forbedre forståelsen af molekylets elektroniske egenskaber.

Det kan danne grundlag for udvikling af nye elektroniske komponenter baseret på enkelte molekyler. Disse komponenter vil fungere som et fundament for en ny generation computere.

»Computerne bliver hele tiden hurtigere og mindre, og på et tidspunkt vil de nuværende materialer ikke kunne bruges længere, simpelthen fordi deres fysiske egenskaber ikke vil slå til,« siger Kasper Moth-Poulsen og fortsætter:
»De nye komponenter vil kunne ændre computernes anvendelsesmuligheder på samme måde, som det skete med for eksempel mobiltelefonerne og bærbare computere. I dag er de meget mindre, billigere og meget mere tilgængelige, end de var for blot nogle år siden.«

Bottom up

Der findes to forskellige måder at arbejde med nanoteknologi på. Den såkaldte 'top down'-metode går ud på, at man tager noget stort og gør det småt. For eksempel starter man med en siliciumkrystal, former den og fjerner det, der ikke skal bruges, så man til sidst har en funktionel computerchip.

'Bottom up'-metoden er modstykket til 'top down'. Her tager man nogle små byggeklodser og konstruerer noget stort.

Tidligere forsøg på at arbejde med molekyler blev som regel baseret på 'top down'-teknikken, mens forskerne fra Nano-Science Center prøver sig frem med 'bottom up'. Det vil sige, at de tager udgangspunkt i de enkelte molekyler.

»Vi vendte det hele på hovedet og startede med at isolere molekylet i stedet for. Vi viste, at man kan kontakte molekylet på den nye måde, så man kan faktisk arbejde på at bygge strukturer ud fra molekyler og atomer. Det er en helt anderledes måde at bygge bro på,« lyder det fra Kasper Moth-Poulsen.