Licht gilt als ein Schlüssel für die schnellen Computer der Zukunft. Neben Visionen von Quanten- oder Bio-Computern lässt der so genannte optische Computer auf enorme Taktraten und lichtschnelle Rechenprozesse hoffen. Eine wesentliche Grundlage dazu könnten nun winzige Fasern aus Zinkoxid liefern, die Forscher vom Fachbereich Chemie an der University of California in Berkeley entwickelt haben.
Diese Kurzwellen-Nanolaser könnten viele Anwendungen nach sich ziehen. Dazu zählen optische Computer, Datenspeicher oder Methoden für die Mikroanalyse von Substanzen, beurteilt Michael H. Huang seine Ergebnisse in der Fachzeitschrift Science. Mit seinen Kollegen gelang es ihm, die 20 bis 150 Nanometer (Milliardstel Meter) dicken Fasern aus einem Zinkoxid-Dampf heraus wachsen zu lassen.
Durch ein Rastertunnelmikroskop betrachtet, erkannten sie, dass sich rund zehn Milliarden dieser Fasern auf nur einem Quadratzentimeter exakt senkrecht aufgestellt nebeneinander reihten. Erste Versuche zeigten, dass diese bis zu zehn Mikrometer (Millionstel Meter) langen Nanofasern für einen winzigen Laser genutzt werden können, der Lichtteilchen, so genannte Photonen, aussendet. Mit diesem ultravioletten Licht mit der Wellenlänge von 385 Nanometern bräuchten in einem zukünftigen Computer die Daten nicht mehr über die relativ langsamen Elektronen verarbeitet werden, sondern lichtschnelle Photonen könnten in einem optischen Computer-Chip die digitalen Informationen aus Nullen und Einsen transportieren. “Die chemische Flexibilität und die Eindimensionalität machen diese Nanofasern zu idealen und winzigen Laserlichtquellen”, so Huang.
Gelingt es den Forschern, auf der Basis von Zinkoxid solche nur Nanometer großen Laser zuverlässig herzustellen, könnten sie auch für günstige, innovative Analysegeräte genutzt werden. Denn nahezu jede chemische Substanz reagiert auf einen einfallenden Lichtstrahl anders. Das spezifische Absorptionsverhalten einer Substanz kann quasi als eindeutiger Fingerabdruck einer Chemikalie dienen. Mit einer ganzen Reihe solche Nanolaser auf einem Analyse-Chip könnten sowohl neue Wirkstoffe in der Medizin schneller entdeckt als auch Boden- oder Gewässerproben besser untersucht werden.
Jan Oliver Löfken
