12. 07. 2006

Computer mit menschlichem Bauplan

Bauanweisung von Mutter Natur: Superkleine Chips aus einzelnen Atomen könnten einmal die heutigen Bausteine aus Silizium ersetzen, glauben Forscher aus Regensburg

Noch verdoppeln Computer durchschnittlich alle eineinhalb Jahre ihre Geschwindigkeit. Doch bald stößt die herkömmliche Technik auf Basis des Halbleiters Silizium nach Ansicht vieler Experten an ihre Grenzen – weil die Bauteile nicht weiter schrumpfen können. Den Schlüssel zum „PC von übermorgen“ vermuten Regensburger Forscher in der Natur.

Sie nutzen die Struktur der menschlichen DNA für die Informatik. In den Zellkernen von Lebewesen vermuten sie potenzielle Leiter und Isolatoren. Damit wollen sie Computerchips aus einzelnen Atomen herstellen, hundertmal winziger als die kleinsten PC-Bausteine, die es bis heute auf dem Markt gibt.

Chips aus Silizium beherrschen die Welt, doch bald wird das Material die beständig wachsenden Anforderungen nicht mehr erfüllen können, immer kleiner und noch leistungsfähiger zu werden, glaubt Dr. Gianaurelio Cuniberti von der Universität Regensburg. Gemeinsam mit seinem Team und Forschern aus Spanien, Italien, Israel und der Schweiz entwickelt der Physiker deshalb Chips der übernächsten Generation. „Unsere Vision ist, Nanochips aus einzelnen Atomen zusammenzusetzen – so wie moderne Menschen ihre Häuser aus Steinen langsam aufschichten.“

Heutige Transistoren auf Computerchips haben mit 90 bis 130 Nanometern Seitenlänge ungefähr die Größe eines Grippevirus. Mit den innovativen Bausteinen sollen sie auf ein Hundertstel dessen geschrumpft werden – auf einen Milliardstel Meter, gerade einmal zehn Atome groß.

Cuniberti und sein Team am Lehrstuhl für Theoretische Physik beschäftigen sich innerhalb eines europäischen Forschungsprojekts mit den Grundlagen der neuen Disziplin mit dem inoffiziellen Titel „Molekularelektronik“. Wie beispielsweise kann in so kleinen Teilen überhaupt noch kontrollierbar Strom fließen? Wie baut man sie zusammen? Für Cuniberti und seine Kollegen heißt die Antwort: mit Hilfe von DNA.

In jedem Körper sorgt sie dafür, dass sich aus einzelnen Atomen komplexe Strukturen – das Leben – aufbauen. Die Computerchips sollen einmal auf der gleichen Basis funktionieren. Was heute auf Halbleiter gebrannt wird, ist nicht nur um den Faktor 100 größer, sondern auch wesentlich simpler. „Warum sollen wir uns diese Fähigkeiten der DNA nicht einfach in der Nanotechnik zu Nutze machen“, fragt sich Cuniberti. Doch noch ist der DNA-Computer Zukunftsmusik. „Die nächsten 10 bis 15 Jahre werden wir deshalb auf jeden Fall noch mit Silizium arbeiten“, schätzt Peter Köcher, Leiter des Fraunhofer-Centers Nanoelektronische Technologien in Dresden.

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