Molekulare Röhren als Basis für Nanochips

Wissenschaftler am Berliner Max-Born-Institut haben erstmals Y-förmige einwandige Kohlenstoff-Nanoröhrchen nachgewiesen. Eine mögliche Alternative für die Elektronik der Zukunft zur Herstellung von Nanochips.

Rund alle 18 Monate verdoppelt sich bislang die Zahl der Transistoren pro Flächeneinheit auf einem Computerchip. Die kleinsten Bauelemente sind heute nur mehr ein paar hundert Nanometer groß.

Sehr viel kleiner wird es in der Mikroelektronik nicht mehr gehen, da die weitere Miniaturisierung auf Grund der physikalischen Beschränkung der Herstellungsverfahren langsam, aber sicher an ihre Grenzen stößt.

Die Nanotechnik könnte diese Grenzen überwinden.
Auf dem Weg zu einer möglichen Alternative für die Elektronik der Zukunft ist die Wissenschaft jetzt einen entscheidenden Schritt vorangekommen. Forscher des Berliner Max-Born-Instituts für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie haben erstmals das komplizierte Wachstum von einwandigen Y-förmigen Nanoröhrchen auf Kohlenstoffbasis nachgewiesen. Solche Röhrchen könnten besonders für den Einsatz als Schalter, in Transistoren oder als dünnste Drähte zur Vernetzung von Bauteilen von Bedeutung sein, sagt MBI-Forscher Rudolf Ehlich. Das würde eine weitere Verkleinerung von Schaltkreisen ermöglichen.

Berliner Max-Born-Institut

Wichtig für Minituarisierung der Mikroelektronik

Bei den Nanoröhrchen formieren sich Kohlenstoffatome als ein Gerüst von Sechsecken zu winzigen lang gestreckten Hohlzylindern. Nanoröhren können bis zu 100 µm lang werden. Ihre Durchmesser reichen von weniger als einem bis zu weit über 100 Nanometer.

Für die Miniaturisierung in der Mikroelektronik sind besonders einwandige Röhrchen, deren Wachstum die MBI-Forscher jetzt mit Hilfe eines Rastertunnelmikroskops nachgewiesen haben, von Interesse.

Innerhalb der Nanoröhren bilden Knoten beziehungsweise Verzweigungen so genannte "strategische Punkte". Solche Y-Formen könnten "als Tore in mikroelektronische Schaltungen dienen", erläutert Ehlich.

Diese Röhren können metallisch leitend oder Halbleiter sein. Durch die Einführung von Gitterdefekten kann eine halbleitende Röhre nahtlos mit einer metallischen Röhre verbunden werden.

Was die Wissenschaftler weltweit

und anhaltend an den Nanostrukturen auf Kohlenstoffbasis fasziniert, ist zum einen die fast unbegrenzte Verfügbarkeit des Kohlenstoffs, zum anderen die Wandelbarkeit der Eigenschaften - als Isolator, Halbleiter, Supraleiter oder Elektronenfänger.

Kohlenstoffröhrchen können daneben auch Wasserstoffmoleküle speichern und werden daher als Tanks für Brennstoffzellen diskutiert. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Röhrchen mit Atomen oder Molekülen - etwa von Pharmazeutika - zu füllen.