Die Menge an Daten, die weltweit über Kommunikationsnetzwerke ausgetauscht wird, steigt immer weiter an. Das bedeutet auch, dass sämtliche Netzwerkkomponenten immer effizienter werden müssen. Zu diesen Komponenten gehören sogenannte Modulatoren, welche die Information, die zunächst in elektrischer Form vorliegt, in optische Signale umwandeln. In Rechenzentren werden solche Modulatoren zu Tausenden verbaut. Diese haben allerdings noch immer den Nachteil, dass sie einige Zentimeter Länge aufweisen und in großer Zahl eingesetzt viel Platz brauchen.
Forscher des KIT und der ETH Zürich wollen deshalb neuartige integrierte Schaltkreise entwickeln und erforschen, deren Bauteile auf dem Niveau von einzelnen Atomen arbeiten und somit winzig klein sind – sich aber zugleich in die bestehende industrielle Technologie integrieren lassen. Dazu starten sie nun das Zentrum für Einzelatom-Elektronik und –Photonik.
„Wir wollen am neuen Zentrum einen innovativen Forschungsansatz weiterverfolgen, welcher auf unseren neusten Forschungsresultaten beruht. Die Resultate zeigen, dass Bauteile mit atomaren Dimensionen nicht nur zuverlässig funktionieren, sondern auch energieeffizienter sind“, sagt Koordinator Professor Jürg Leuthold vom Institut für Elektromagnetische Felder der ETH. „Mit dem neuen Zentrum haben wir nun das Werkzeug an der Hand, die Grundlagenforschung zu ein-atomaren Schaltelementen in industrielle Prototypen und marktfähige Produkte umzusetzen“, freut sich Professor Thomas Schimmel vom Institut für Angewandte Physik des. Aufgrund der Größe und der Materialien verspricht diese Technologie Schaltelemente, die energieeffizient, hochfrequent und ohne Giftstoffe produzierbar sind.
Die Forschenden des KIT und der ETH Zürich werden nun im nächsten Schritt die neuen Bausteine für Logik und Speicher basierend auf den ersten Prototypen weiterentwickeln. In einem zweiten Schritt werden erste einfache Chips einer neuen Generation von Bauteilen auf atomarer Skala entwickelt. Dabei rechnen die Forschenden mit einer Größenreduktion um den Faktor 100 bis 1000 und einer Energieeinsparung im selben Bereich gegenüber heutigen Metall-Oxid-Halbleitern.
Werner Siemens-Stiftung
Die Werner Siemens-Stiftung hat ihren Sitz in Zug/Schweiz. Sie unterstützt in ihren gemeinnützigen Aktivitäten bahnbrechende technisch-wissenschaftliche Forschungsvorhaben an Universitäten und Hochschulen, die höchsten Ansprüchen genügen.
