IBM: Nanotechnik-Computerschaltkreis auf Molekülebene

Dominostein-ähnliche Kettenreaktion einzelner Moleküle für Schaltungen

IBM-Forscher haben nach eigenen Angaben die kleinsten Computerschaltkreise der Welt gebaut und in Funktion getestet. Hierbei wurde ein neuer Ansatz aus der Nanotechnologie gewählt: Individuelle einzelne Moleküle bewegen sich über eine glatte, atomare Kupfer-Oberfläche wie Dominosteine in einer Kettenreaktion.

Artikel veröffentlicht am 25. Oktober 2002, 9:51 Uhr, Andreas Donath

Die neue "Molekülkaskade" ermöglichte es den Forschern, lauffähige digitale, logische Elemente zu bauen, die 260.000-mal kleiner sind als diese, die heute in den modernsten Halbleiterchips eingesetzt werden.

Die Schaltkreise wurden erzeugt, indem ein genaues Muster von Kohlenmonoxid-Molekülen auf einer Kupferoberfläche aufgebracht wurden. Das Bewegen eines einzelnen Moleküls erzeugt eine Kaskade, wie ein einzelner Dominostein eine ganze Kettenreaktion in Gang bringen kann. Die Wissenschaftler erzeugten winzige Strukturen, die fundamentale digitale Funktionen darstellen (logische "Und"- und "Oder"-Funktionen). Das Speichern und Wiederauffinden von Daten war im Experiment IBM zufolge bereits möglich, ebenso wie die nötige "Verkabelung", um diese Funktionen in funktionierenden Computerschaltkreisen zu erzeugen.

Der komplexeste Schaltkreis, den die Forscher erzeugt haben, ist ein 12 x 17 Nanometer (Milliardstel Meter) großes Bauteil (ein "Sortierer" mit drei Schnittstellen). Er ist so klein, dass 190 Milliarden davon auf einen Radiergummi am Ende eines Bleistifts passen (Kreis mit 7 mm Durchmesser). Ein Nanometer (10 Hoch -9 Meter) entspricht der Länge von fünf bis zehn Atomen in einer Reihe.

Denkbare Anwendungsgebiete sind Sensoren, Messfühler - vor allem etwa im Gesundheitsbereich - und mikroskopisch kleine Geräte, bei denen eine einmal vorzunehmende Schaltung nötig ist (wie bei den umgekippten Dominosteinen ist es nicht möglich, "rückwärts" zu schalten, dafür nimmt man dann einfach weitere Schalter).