Forscher bauen flüssigen Computer
Wissenschaftler am Massachusetts Institute of Technology haben es geschafft, einen Computer zu bauen, der mit winzigen Chemikalienbläschen rechnen kann.
"In der Bläschen-Logik verschmelzen Rechentechnik und Chemie", sagte Neil Gershenfeld, Direktor des Zentrums für Bits und Atome am MIT.
Gershenfeld und sein Kollege Manu Prakash haben in der "Science"-Ausgabe vom Freitag einen Artikel publiziert, in dem sie das Prinzip eines von ihnen entworfenen nanotechnischen Rechners beschreiben, der gleichzeitig als chemisches Mikro-Labor funktioniert.
Aufbau wie in elektronischen Schaltkreisen
Die Forscher haben diese mikrofluidischen Chips so aufgebaut wie die altbekannten elektronischen Schaltkreise. An Stelle von hohen und niedrigen elektrischen Spannungen benutzen sie die An- oder Abwesenheit winziger Chemikalienbläschen. In ihrem Artikel nehmen sie das Verhalten von Stickstoffbläschen in Wasser als Beispiel, aber auch andere Kombinationen sollten funktionieren, solange sich die Stoffe nicht vermischen.
"Ein digitales Bit kann in unserem Rechner auch eine chemische Nutzlast tragen", sagte Gershenfeld. "Bisher gab es eine klare Trennung zwischen den Materialien in einer chemischen Reaktion und den Mechanismen, mit denen die Reaktion kontrolliert wurde."
"Labor auf einem Chip"
Diese Trennung hebt die MIT-Innovation nun auf. Es wird möglich sein, mit den Chemikalien selbst zu rechnen. Ziel der Forscher ist es, ein "Labor auf einem Chip" zu schaffen, in dem Nanoliter von Flüssigkeiten fließen und miteinander reagieren können.
"Jetzt können wir genau kontrollieren, wie diese Reaktionen auf dem Chip ablaufen. Wir bauen aus Mikrobläschen Schaltkreise auf, die genau so funktionieren wie ihre elektronischen Gegenstücke", sagt Manu Prakash.
Kontrolle chemischer Reaktionen
Zentraler Anwendungsbereich für die neuen Chips wird es sein, chemische Reaktionen zu kontrollieren. Es wird möglich sein, groß angelegte Systeme mit ihnen zu bauen, zum Beispiel Datenbanken, in denen Tausende Reagenzien auf einem Chip gespeichert sind und zur Anwendung in speziellen Reaktionen abgerufen werden können.
Die Rechengeschwindigkeit der neuen Chips ist laut MIT tausend Mal langsamer als in einem durchschnittlichen Silizium-Prozessor, aber immerhin hundert Mal schneller als jene in vergleichbaren mikrofluidischen Chips. Für besonders wichtig halten es Prakash und Gershenfeld, dass mit ihrer Methode problemlos existierende Designs für elektronische Chips nachgebaut werden können.