Britische Wissenschaftler erzielen Durchbruch mit Graphen

Manchester (pte/18.04.2008/13:50) -
Forscher der University of Manchester http://www.manchester.ac.uk haben den kleinsten Transistor der Welt hergestellt. Er ist nur ein Atom dick und zehn Atome breit und aus dem Kohlenstoff-Material Graphen gefertigt. Graphen hat einen entscheidenden Vorteil für die weitere Verkleinerung von elektronischen Schaltkreisen. "Bei Graphen wird die Leistung besser, wenn die Transistoren kleiner werden", erklärt der beteiligte Wissenschaftler Andre Geim gegenüber pressetext. Das gelte insbesondere für Größen unter zehn Nanometern, wo andere Materialien wie Silizium versagen. Das Hindernis auf dem Weg zum praktischen Einsatz sind entsprechende Fertigungstechniken.

Ein Mitarbeiter mit dem Prototypen-Chip (Foto: manchester.ac.uk)

"Bisher haben Forscher versucht, große Moleküle als einzelne Transistoren in neuartigen Schaltkreisen zu verwenden", meint Kostya Novosolev vom Wissenschaftler-Team aus Manchester. Anders verhält sich das bei Graphen, einem Material aus Kohlenstoffringen, das nur ein Atom dick ist. Das Team um Novosolev und Geim hat gezeigt, dass Graphen sich dafür eignet, insbesondere Transistoren von zehn Nanometern - rund hundert Atomen - Größe und weniger zu bauen. Desto kleiner der Transistor, desto besser ist dabei die Leistung, so ihr Forschungsergebnis.

Damit verhält sich Graphen ganz anders als insbesondere Silizium. Dieses werde bei Größen von weniger als zehn Nanometern instabil, so die Wissenschaftler. Das Mooresche Gesetz, nach dem sich die Anzahl der Transistoren pro Flächeneinheit etwa alle achtzehn Monate verdoppelt, sei mit Silizium nicht mehr lange aufrecht zu erhalten. Intel und AMD fertigen bereits jetzt mit Strukturgrößen von 45 Nanometern. Mit Graphen aber könne das Mooresche Gesetz unterhalb von zehn Nanometern fortgesetzt werden, so die Forscher - und zwar in Computern, die für die Transistoren das gleiche Material nutzen wie für die gesamte Architektur.


Um Graphen-Supercomputer zu versprechen, sei es allerdings noch zu früh, so Geim. "Um das Mooresche Gesetz fortzusetzen, bedarf es zweier Komponenten", erklärt er gegenüber pressetext. Neben dem Material wären auch geeignete Design- und Fertigungsprozesse nötig. Zwar sei mit Graphen das Material vorhanden, doch bei der Fertigung des eigenen Prototyps hätte das Team letztendlich auf den Zufall vertraut. Technologien für eine Verarbeitung mit wirklich nanometergenauer Präzision würden noch nicht existieren. Mit diesem Problem hätten allerdings alle Ansätze für einen Silizium-Nachfolger zu kämpfen.

Die Forschungsergebnisse des Teams aus Manchester wurden in dieser Woche im Magazin Science http://sciencemag.org veröffentlicht. Dort kommentiert Harvard-Professor Bob Vestervelt: "Graphen ist ein aufregendes neues Material mit ungewöhnlichen Eigenschaften, die vielversprechend für die Nanoelektronik sind."

Stromkreis wird über ein einziges Silberatom geschlossen

Einem Forscherteam ist es gelungen, einen Transistor zu konstruieren, der nur auf Basis eines Silberatoms einen Stromkreis schalten kann. "Der Einzelatom-Transistor funktioniert durch die kontrollierte Umlagerung eines einzigen Silberatoms", erklärt der Wissenschafter Thomas Schimmel, Leiter der Arbeitsgruppe am DFG-Zentrum für funktionelle Nanostrukturen der Universität Karlsruhe http://www.cfn.uni-karlsruhe.de in einer Aussendung. "Bei der Entwicklung haben wir einen neuen Ansatz realisiert", so Schimmel. Es sei ein Meilenstein auf dem Weg zur atomaren Elektronik, heißt es auf Anfrage von pressetext.


Der Einzelatom-Transistor funktioniert wie ein Schalter, wobei ein kleines Atom die winzige Lücke zwischen zwei polaren Metallelektronen schließt und damit einen Stromfluss ermöglicht. "Dieses Atom lassen wir dann hin- und herklappen, so dass der Stromkreis entweder geöffnet oder geschlossen ist", erläutert Schimmel. Die Steuerspannung einer unabhängigen dritten Elektrode kontrolliert, wie beim jedem herkömmlichen Transistor, von außen die Lage des Atoms und somit den Stromfluss. Zudem sei der Prozess verlustfrei. Dadurch, dass nur ein Atom verwendet wird, entsteht keine Wärme.

In vielfältiger Weise bieten sich der äußerst kleinen Entwicklung Einsatzmöglichkeiten, zumal die Bauteile technischer Geräte immer kleiner werden sollen. "Aufgrund der Tatsache, dass das einzige bewegliche Teil in diesem Modell das "Brücken-Atom" ist, kann das neu entwickelte System - im Gegensatz zu herkömmlichen Technologien - darüber hinaus auch bei extrem hohen Frequenzen arbeiten und dabei, mit nur wenigen Millivolt benötigter Spannung, sogar Strom sparen", meint Schimmel.

Die praktische Anwendbarkeit der Entwicklung sieht Schimmel in der Kombination des atomaren Transistors mit Bauteilen aus der Makrotechnik. "Es ist entscheidend, dass sich diese beiden Welten mithilfe von Schnittstellen verbinden lassen. So können beispielsweise mit dem Strom, der durch ein einzelnes Transistor-Atom fließt, über einen konventionellen Verstärker elektrische Geräte angeschlossen werden."

Aussender: pressetext.deutschland
Redakteur: Andreas List
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Wow... ich bin mit SMD schon total überfordert

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man ist das krank stellt euch mal vor was in 10 jahren hier abgeht -.-

jo ein taschen pc o0, oder was ganz anderes, bald soll es ja sone art folie wo man mit ins internet gehen kann quasi wie ein kleiner computer zum zusammen rollen, weil die transistoren ja immer kleiner werden

Das mit der Fertigungstechnik ist so eine Sache...
Wer eine Maschine oder ein Verfahren mit einer Präzision mit solchen minimalen Maßen erfindet, bekommt sicher den Nobelpreis. Aber interessant zu lesen...

Nach dem Mooreschen Gesetz wär es glaub ich in 16 Jahren so weit. Also mal schaun, ob sich das Gesetz bis dahin bewahrheitet. Aber vielleicht gibt es bis dahin auch andere Möglichkeiten Logik pysikalisch auf kleinsten Raum umzusetzen. Es ist ja von Quantencomputer oder gar von DNA-Computer die Rede oder eine Verknüpfung dieser beiden Denkansätze.

Werden ja mit lasern angefertigt , In Handy sind ja schon sehr kleine enthalten

wenn se soweit sind, nanomachinen in den körper zu injizieren, bin ich zu alt für die kacke^^