Zukünftige Computer Forscher bauen Nano-Leuchtturm

Forscher haben einen Leuchtturm gebaut, der hundertmal kleiner ist als die Dicke eines Haares. Doch das Leuchtfeuer soll nicht Schiffen helfen - sondern künftigen Computern.

Elektronenmikroskop-Aufnahme des Nano-Leuchtturms
Nature Communications

Elektronenmikroskop-Aufnahme des Nano-Leuchtturms


Glasfaserkabel waren ein Meilensprung in der Datenübertragung - wie jeder weiß, der zu Hause einen Internetanschluss mit eben solchen Kabeln hat. Downloads gehen schneller, Filme laufen ruckelfrei - wohl völlig zu Recht gab es für diese grundlegenden Arbeiten im Jahr 2009 den Nobelpreis für Physik.

Der Vorteil der Glasfaserkabel: Sie nutzen Licht, um die Internetseite oder den Film zu übertragen - und nicht Elektronen, wie in alten Kupferkabeln.

Doch während Glasfaserkabel mittlerweile ein Standardprodukt sind, funktionieren Computer noch immer nach der alten Technik: Elektronen fließen und übertragen so Informationen.

Bisherige Lichtquellen zu groß

Warum nutzt man nicht auch in Computerchips Lichtsignale? Ein Problem: Es gibt keine geeigneten Lichtquellen - die bekannten Varianten sind viel zu groß für die winzigen Strukturen auf heutigen Chips. Nun ist Wissenschaftlern ein Schritt in diese Richtung gelungen.

Forscher der Eindhoven University in den Niederlanden haben einen Nano-Leuchtturm konstruiert, dessen Seitenlängen etwa hundertmal kleiner sind als die Dicke eines menschlichen Haares. Die Leuchtdiode sei zudem um einen Faktor 1000 effizienter als alle bekannten Lichtquellen, schreiben die Wissenschaftler im Fachmagazin "Nature Communications".

Mit einem Elektronenmikroskop haben sie ihren Leuchtturm "fotografiert":

Elektronenmikroskop-Aufnahme
Nature Communications

Elektronenmikroskop-Aufnahme

Der Turm hat eine Seitenlänge von rund 350 Nanometern (= Milliardstel Metern) und ist ungefähr dreimal so hoch. Das Licht kommt aus dem Bereich, der mit "i-InGaAs" bezeichnet ist - das ist eine Mischung der Elemente Indium, Gallium und Arsen.

Die Lichterzeugung funktioniert dabei genauso wie in LED-Birnen, die es heute in jedem Baumarkt zu kaufen gibt. Allerdings kann man das Licht mit dem Auge nicht sehen - es handelt sich um Wärmestrahlung, auch Infrarot genannt.

Forscher können Signale umwandeln

Der Nano-Leuchtturm steht dabei auf einem sogenannten Wellenleiter - auf der Elektronenmikroskop-Aufnahme als eckige Erhebung zu erkennen. Damit konnten die Forscher elektronische Signale an den Leuchtturm schicken - der diese dann in Lichtsignale umgewandelt und ausgesendet hat. Diese Umwandlung funktioniert sehr viel effizienter als bisher.

Zudem konnten die Forscher zeigen, dass ihre Lichtquelle auch auf sehr schnelle Signale reagiert - und somit grundsätzlich zur heutigen sehr schnellen Elektronik kompatibel wäre.

Manches davon funktioniert allerdings nur bei sehr tiefen Temperaturen von minus 260 Grad Celsius gut - und im Vergleich zu heutigen Chips ist das Nano-Leuchtfeuer immer noch recht groß.

sep

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