Quantenpunkte in Reih und Glied

News: Quantenpunkte in Reih und Glied

Die Speicherbausteine in den Computern der Zukunft könnten einmal aus etlichen Millionen nur eineinhalb milliardstel Meter großer Goldkügelchen bestehen, die auf einer speziell beschichteten Oberfläche wie Eier in einem Eierkarton aufgereiht sind. Chemiker fanden eine Möglichkeit, Goldkügelchen als winzige Ein-Elektronen-Speicher in einer für den Bau von Computern so wichtigen, regelmäßigen geordneten Weise aufzureihen.

"Quantenpunkte" nennen Physiker die molekularen Gegenstücke zum Transistor, mit denen Günter Schmid und seine Mitarbeiter Monika Bäumle und Norbert Beyer von der Universität Essen experimentiert haben: Kügelchen aus gerade einmal 50 Goldatomen, umgeben von einer isolierenden Hülle aus vernetzten Säuremolekülen. Diese Kügelchen können einzelne Elektronen aufnehmen und sie so lange speichern, bis eine elektrische Spannung das elektrisch geladene Elementarteilchen wieder heraussaugt. Im Gegensatz zu größeren Quantenpunktkandidaten aus anderen Laboratorien gelingt dies mit den Essener Teilchen aufgrund ihrer geringen Größe sogar bei Raumtemperatur, ohne aufwendige Kühlung. Das macht die kleinen Goldbälle zu idealen Kandidaten für neuartige Computerspeicher – wenn es gelingt, die Kugeln regelmäßig, z.B. in einer Art Rechenkästchen-Raster, anzuordnen.

Diese Hürde haben Schmid und sein Team nun genommen: Sie hielten eine mit einem Spezialkunststoff beschichtete leitfähige Oberfläche in eine Lösung der Goldkügelchen und beobachteten unter dem Elektronenmikroskop, daß sich die Bällchen darauf wie Murmeln auf dem Boden einer Schachtel anordneten. Denn die Kunststoffmoleküle enthalten basische Enden, die mit dem Säuremantel der Quantenpunkte reagierten. Die dabei entstehenden Bindungskräfte sind einerseits so schwach, daß die Goldkugeln so lange über die Oberfläche rollen können, bis sie ihren perfekten Platz im Raster gefunden haben, andererseits aber so fest, daß die Kugelmoleküle nicht abgewaschen werden können. Unterstützt wurde die selbsttätige Platzsuche dadurch, daß der Kunststoff offenbar genau passende, molekülgroße Furchen aufweist, die den Goldteilchen ihre Positionssuche erleichtern.

Derart in Reih und Glied angeordnet, kann das Quantenpunktmuster nun über eine Minielektrode gezielt mit Elektronen "beschrieben" werden – ob auch das funktioniert, untersuchen die Essener Chemiker zur Zeit.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom12.10.1999
Erste Blicke in die Gräben auf Galliumarsenid-Oberflächen
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum Ticker vom 13.4.1999
Computerlogik ohne Transistoren
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum Ticker vom 13.8.1998
Wie entstehen Quantenpunkte?
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)