Pavia - Dem Ziel eines Flüssig-Computers sind
italienische Chemiker einen Schritt nähergekommen. Ihnen gelang es, ein
einzelnes Molekül in einen winzigen "Lichtschalter" umzufunktionieren. Mit
dem ph-Wert einer das Molekül umfließenden Flüssigkeit lässt sich dabei
steuern, ob das Molekül ein fluoreszierendes Licht abgibt oder nicht. Damit
kann das Molekül zwei Zustände annehmen, die sich in der Computertechnik als
"0" und "1" wiedergeben lassen – das Grundgerüst moderner
Schalttechnik.
"Schaltmechanismen wie diese könnten in Computern mit logischen Gattern von
Molekülgröße genutzt werden", erklärt Luigi Fabrizzi, Leiter des Teams der
Universität von Pavia http://www.unipv.it , im Fachblatt Royal Society of
Chemistry's Dalton http://www.rsc.org . Das Molekül kann das Grundgerüst
moderner Schalttechnik bzw. des binären Rechnens darstellen. Anders als
andere bistabile Moleküle funktioniert das "italienische" nicht über die
Abgabe oder den Zugewinn von Elektronen, sondern verändert lediglich die
Position eines Nickelatoms innerhalb seiner Struktur.
In seinem chemischen Gerüst finden sich zwei "Kammern", die das Nickel-Atom
beherbergen können. An einen dieser Orte ist eine Anthrazene-Gruppe
gebunden, die unter ultraviolettem Licht blau leuchtet: ein locker
gebundenes Elektron nimmt die Lichtenergie auf und gibt sie seinerseits als
Fluoreszenz wieder ab. Bei einem basischen pH-Wert von 9,5 verhindert das
Nickel-Atom dieses Leuchten, weil es das angeregte Elektron "einfängt".
Wechselt der pH-Wert zu einem beinah neutralen 7,5, so wechselt das
Nickel-Atom seinen Standort in die weiter entfernte zweite "Molekül-Kammer"
und kann das Leuchten der Anthrazen-Gruppe nicht mehr blockieren.
Dieses Umschalten ist laut Fabbrizzi beliebig wiederholbar, allerdings kann
es noch eine Weile dauern, bis auf seiner Basis einfache logische Gatter
sinnvoll einsetzbar sein werden. Eine der Hürden auf dem Weg zum Erfolg:
Noch dauert das Schalten einfach zu lange: "Das Ausschalten der Fluoreszenz
braucht rund zwölf Sekunden, und das Wiedereinschalten dauert über eine
Minute", so Fabbrizzi. "Doch wir arbeiten daran."
