Von Peter Welchering
Nicht "höher, schneller, weiter" war die Devise der aus ganz Europa zum Stuttgarter Symposium angereisten Forscher, sondern: "Kleiner, intelligenter und überraschender". Und damit das gelingt, müssen in den Bereichen Photonik und Nanoelektronik die Chemiker, Biologen und Physiker enger zusammenarbeiten. Interdisziplinäre Kooperation ist also angesagt. Und ein Paradigmenwechsel, wie Professor Harald Fuchs von der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster feststellt:
Wir haben in den letzten 60 Jahren seit Erfindung des Transistors eine stetige Miniaturisierung der Elektronik gesehen bis hin zur Mikroelektronik, wie wir sie heute kennen bei den hochintegrierten Schaltungen in unseren Computern. Und wir stoßen jetzt an eine natürliche physikalische Grenze der weiteren Miniaturisierung, so dass ein Paradigmenwechsel ansteht in dem Sinne, dass wir uns neue Strukturen überlegen müssen, neue Mechanismen einsetzen müssen, um zu einer weiteren Miniaturisierung zu kommen, die in Richtung der Nanotechnologie, auch der Nanoelektronik geht.
Und diese neuen Strukturen erfordern einen ganz neuen methodischen Ansatz. Den erläutert Professor Martin Dressel, einer der Gastgeber der Tagung:
Also die Zukunft wird wohl nicht mehr nur so sein, dass man von oben her immer kleiner wird und versucht , immer kleiner zu strukturieren, sondern man wird von unten her anfangen, Moleküle für Funktionen zurecht zu formen und andererseits auch biologische Moleküle einsetzen für bestimmte Aufgabenstellungen.
Solche Bio-Moleküle lassen sich ganz unterschiedlich einsetzen, zum Beispiel in der Medizin oder im Maschinenbau - natürlich im Nanomaßstab. Professor Dressel:
Wir haben in unserer Zelle auch kleine Motoren, die wir einsetzen können und mit diesen könnte man zum Beispiel auf der Mikroebene und auf der Nanoebene kleine Motoren und kleine Pumpen bauen, um zum Beispiel Flüssigkeiten zu befördern.
Gleichzeitig eigenen sich solche Biomoleküle auch als Datenspeicher. Dressel:
Man möchte einzelne Zellen auf einen Chip setzen und dann einzelne Zellen adressieren und Funktonen an den Zellen ausüben, Reizungen an den Zellen machen, d.h. man wächst Halbleiterstrukturen bzw. strukturierte Elektroden Zellen auf und versucht, diese zu adressieren.
Kombiniert man das noch mit Licht als Medium für die Nachrichtenübermittlung, lassen sich sogar ganz neue Computerarchitekturen denken.
Ich kann alles sehr viel kleiner machen, wenn ich mit Lichtquanten arbeite, und man ist in den letzten Jahren dabei, die immer kleiner zu machen. Man geht jetzt von einer rein geometrischen Optik zu einer immer kleineren Nahfeldoptik. Man möchte letztlich mit einzelnen Photonen arbeiten. Und dann gibt es auf der anderen Seite bei der Nanotechnologie die Möglichkeit, das man mit Lasern einzelne Photonen erzeugt. Es gibt jetzt schon Laser oder Lichtquellen, wo man einzelne Photonen auf Befehl erzeugen kann. Und das wäre die Idee, dass man mit einzelnen Photonen schaltet, speichert bzw. Nachrichten überträgt. Und dann ist man auch so weit , dass man das einzelne Photon, genauso wie das einzelne Elektron als quantenmechanisches System verstehen muss. Und die Schlagwörter wie ein Quantencomputer oder Nachrichtenübertragung mit verschränkten Systemen, die werden allmählich relevant.
Bei den Computerherstellern jedenfalls hat die gestrige Stuttgarter Tagung mächtig die Phantasie angeregt. Professor Harald Fuchs:
Einige Labors, wie HP in den USA träumen davon das Millionenfache der heutigen Pentium-Computerleistung in eine Armbanduhr zu integrieren bei einem Stromverbrauch, der dem gleich kommt, was heute unsere Armbanduhren auch verbrauchen, also eine Knopfzelle in mehreren Jahren. Das kann man sich vorstellen als ferne Vision natürlich.
Nicht "höher, schneller, weiter" war die Devise der aus ganz Europa zum Stuttgarter Symposium angereisten Forscher, sondern: "Kleiner, intelligenter und überraschender". Und damit das gelingt, müssen in den Bereichen Photonik und Nanoelektronik die Chemiker, Biologen und Physiker enger zusammenarbeiten. Interdisziplinäre Kooperation ist also angesagt. Und ein Paradigmenwechsel, wie Professor Harald Fuchs von der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster feststellt:
Wir haben in den letzten 60 Jahren seit Erfindung des Transistors eine stetige Miniaturisierung der Elektronik gesehen bis hin zur Mikroelektronik, wie wir sie heute kennen bei den hochintegrierten Schaltungen in unseren Computern. Und wir stoßen jetzt an eine natürliche physikalische Grenze der weiteren Miniaturisierung, so dass ein Paradigmenwechsel ansteht in dem Sinne, dass wir uns neue Strukturen überlegen müssen, neue Mechanismen einsetzen müssen, um zu einer weiteren Miniaturisierung zu kommen, die in Richtung der Nanotechnologie, auch der Nanoelektronik geht.
Und diese neuen Strukturen erfordern einen ganz neuen methodischen Ansatz. Den erläutert Professor Martin Dressel, einer der Gastgeber der Tagung:
Also die Zukunft wird wohl nicht mehr nur so sein, dass man von oben her immer kleiner wird und versucht , immer kleiner zu strukturieren, sondern man wird von unten her anfangen, Moleküle für Funktionen zurecht zu formen und andererseits auch biologische Moleküle einsetzen für bestimmte Aufgabenstellungen.
Solche Bio-Moleküle lassen sich ganz unterschiedlich einsetzen, zum Beispiel in der Medizin oder im Maschinenbau - natürlich im Nanomaßstab. Professor Dressel:
Wir haben in unserer Zelle auch kleine Motoren, die wir einsetzen können und mit diesen könnte man zum Beispiel auf der Mikroebene und auf der Nanoebene kleine Motoren und kleine Pumpen bauen, um zum Beispiel Flüssigkeiten zu befördern.
Gleichzeitig eigenen sich solche Biomoleküle auch als Datenspeicher. Dressel:
Man möchte einzelne Zellen auf einen Chip setzen und dann einzelne Zellen adressieren und Funktonen an den Zellen ausüben, Reizungen an den Zellen machen, d.h. man wächst Halbleiterstrukturen bzw. strukturierte Elektroden Zellen auf und versucht, diese zu adressieren.
Kombiniert man das noch mit Licht als Medium für die Nachrichtenübermittlung, lassen sich sogar ganz neue Computerarchitekturen denken.
Ich kann alles sehr viel kleiner machen, wenn ich mit Lichtquanten arbeite, und man ist in den letzten Jahren dabei, die immer kleiner zu machen. Man geht jetzt von einer rein geometrischen Optik zu einer immer kleineren Nahfeldoptik. Man möchte letztlich mit einzelnen Photonen arbeiten. Und dann gibt es auf der anderen Seite bei der Nanotechnologie die Möglichkeit, das man mit Lasern einzelne Photonen erzeugt. Es gibt jetzt schon Laser oder Lichtquellen, wo man einzelne Photonen auf Befehl erzeugen kann. Und das wäre die Idee, dass man mit einzelnen Photonen schaltet, speichert bzw. Nachrichten überträgt. Und dann ist man auch so weit , dass man das einzelne Photon, genauso wie das einzelne Elektron als quantenmechanisches System verstehen muss. Und die Schlagwörter wie ein Quantencomputer oder Nachrichtenübertragung mit verschränkten Systemen, die werden allmählich relevant.
Bei den Computerherstellern jedenfalls hat die gestrige Stuttgarter Tagung mächtig die Phantasie angeregt. Professor Harald Fuchs:
Einige Labors, wie HP in den USA träumen davon das Millionenfache der heutigen Pentium-Computerleistung in eine Armbanduhr zu integrieren bei einem Stromverbrauch, der dem gleich kommt, was heute unsere Armbanduhren auch verbrauchen, also eine Knopfzelle in mehreren Jahren. Das kann man sich vorstellen als ferne Vision natürlich.