Wissenschaftlern des IBM Forschungszentrums in Yorktown Heights im Bundestaat New York ist es gelungen, einen logischen Schaltkreis aus einem einzelnen Molekül zu bauen. Dazu benutzten sie eine modifizierte Kohlenstoffnanoröhre. Derartige Nanoröhren könnten in Zukunft als logische Bauteile in Mikrochips integriert werden und diese so verkleinern. Die Forscher berichten über ihre Arbeit in der aktuellen Ausgabe von Nano Letters.
Die Wissenschafter um Phaedon Avouris benutzten für ihre logischen Schaltkreise Kohlenstoffnanoröhren mit einem Durchmesser von nur 1,4 Nanometern (Millionstel Millimetern). Indem sie den Aufbau der Röhren genau kontrollierten, gelang es ihnen, diese halbleitend zu machen. Während in Teilen der Röhre Elektronen den Stromtransport übernehmen, stellen in anderen Bereichen Löcher (positive Elementarladungen) die fundamentalen Ladungsträger dar. Dadurch gelang es den Wissenschaftlern, aus der Röhre einen so genannten NICHT-Schaltkreis herzustellen. Ein NICHT-Schaltkreis polt eine angelegte Spannung um – aus Nullen werden Einsen und umgekehrt.
Die Forscher hoffen, schon bald auch UND- sowie ODER-Schaltkreise mittels einer einzelnen Kohlenstoffnanoröhre herzustellen. Damit hätten sie dann alle drei Grundeinheiten für den Aufbau komplexer Schaltkreise in der Hand. Dies könnte zu hochintegrierten Mikrochips führen.
Herkömmliche Mikrochips beruhen auf dem Halbleiter Silizium. Aufgrund von quantenmechanischen Effekten können Siliziumchips nicht beliebig verkleinert werden – die Grenze ist bald erreicht. Daher suchen Forschergruppen in aller Welt fieberhaft nach anderen Möglichkeiten zur Herstellung ultrakleiner integrierter Schaltkreise.
Stefan Maier
