Nanoelektronik Forscher backen den Super-Chip

Erstmals ist es Forschern gelungen, Nanoröhren in Silizium-Schaltkreise zu integrieren - ein Meilenstein auf dem Weg zum superschnellen Nanocomputer.


Nanotubes: Die gerollten Kohlenstoffnetze haben metallische oder Halbleiter-Eigenschaften
NAS/ NASA

Nanotubes: Die gerollten Kohlenstoffnetze haben metallische oder Halbleiter-Eigenschaften

Immer schneller sollen sie werden, die Chips in den Computern. Doch die herkömmlichen Schaltkreise aus Silizium stoßen zunehmend an ihre physikalischen Grenzen. Die Strukturen können nicht beliebig weiter verkleinert werden - auch der Taktfrequenz sind Grenzen gesetzt.

Abhilfe könnten winzige Röhrchen schaffen, die meist aus einem einschichtigen, zusammengerollten Kohlenstoffnetz bestehen. Die Nanotransistoren ermöglichen höhere Taktfrequenzen, daraus gefertigte Bauteile sollen zudem weniger Energie verbrauchen als herkömmliche Siliziumchips. Allerdings hatten Forscher bisher vergeblich versucht, aus Nanotransistoren komplexe elektronische Schaltungen zu bauen.

Wissenschaftler der University of California Berkeley und der Stanford University haben nun erstmals derartige Nanotransistoren in einen Silizium-Schaltkreis integriert. Jeffrey Bokor, Professor in Berkeley, erklärte: "Das ist der erste größere Schritt zu hoch entwickelten nanolektronischen Produkten." Für seinen Stanforder Kollegen Hongjie Dai sind die Forschungsergebnisse "ein wahr gewordener Traum".

10.000-fache Speicherkapazität von Siliziumchips

Chip unter der Lupe: Die Nanoröhrchen sitzen auf zwei Molybdänflächen (a)
Stanford University

Chip unter der Lupe: Die Nanoröhrchen sitzen auf zwei Molybdänflächen (a)

Die Wissenschaftler glauben, dass sie Nano-Speicherchips nun ein großes Stück näher gerückt sind. Nach derzeitigen Schätzungen könnten Nanoröhren-Chips 10.000-mal mehr Daten speichern als solche aus Silizium.

Den Nano-Silizium-Hybridschaltkreis hatten die Forscher bei hohen Temperaturen "gebacken". Die Nanoröhren wurden direkt auf einer Siliziumscheibe gezüchtet. Mit dem hitzebeständigen Metall Molybdän stellten Bokor und Dai die elektrischen Verknüpfungen zwischen den Transistoren her.

Der so hergestellte Chip enthielt tausende Nanoröhren, die mit einem Schaltkreis auf einem ein Quadratzentimeter großen Siliziumchip verbunden waren. Durch das Ein- und Ausschalten bestimmter Verbindungen gelang es, auf Nanotransistoren einzeln zuzugreifen und festzustellen, ob sie metallische oder Halbleiter-Eigenschaften hatten. Bislang musste diese Prüfung mühsam per Hand erfolgen. Die amerikanischen Wissenschaftler nutzten dazu nun einen Computer.

"Wir haben ein Werkzeug für die Nanotechnologie-Forschung entwickelt und gleichzeitig gezeigt, dass man Nanoröhren erfolgreich in komplexe Schaltkreise integrieren kann", sagte einer der am Projekt beteiligten Doktoranden.

Wundermoleküle der Nanotechnik: Miniantrieb aus winzigen Kohlenstoffröhrchen
NAS/ NASA

Wundermoleküle der Nanotechnik: Miniantrieb aus winzigen Kohlenstoffröhrchen

Die kleinen Röhrchen aus Kohlenstoff könnten nicht nur Computerchips revolutionieren. Forscher sind auch von ihren mechanischen Eigenschaften begeistert: Nanotubes sind zehnmal zugfester als Stahl und beinahe doppelt so stabil wie Diamant - der bislang härtestes bekannte Stoff. Eine mögliche Anwendung sind Nanoantriebe. Auch in der Biotechnologie sollen die Karbonröhrchen zum Einsatz kommen.



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