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News: Wiener Forscher testen Biokristalle für Chip-Aufbau

Bakterien besitzen als äußerste Zellwandschicht die sogenannte S-Schicht, von der sie vollständig bedeckt sind. Diese Schicht, bestehend aus zweidimensionalen Proteinkristallen, läßt sich von den Bakterien ablösen und in ihre Einheiten zerlegen. Dadurch ergeben sich diverse Einsatzmöglichkeiten in Medizin und Technik, die in einem vom Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) unterstützten Projekt am Zentrum für Ultrastrukturforschung der Universität für Bodenkultur (Boku) Wien untersucht werden. In der Mikroelektronik verspricht die Verbindung dieses biologischen Kristalls mit Silicium, dem Grundstoff für die Herstellung von Chips, erhebliche Leistungs-Verbesserungen.
S-Schichten, die von den Bakterien abgelöst und in ihre Bausteine zerlegt wurden, können auf geeigneten Trägerflächen großflächig rekristallisieren, also ihre regelmäßige Form wieder annehmen. Neben Metall, Kunststoff und Kohlenstoff ist Silicium einer dieser Träger. Siliciumwafer sind dünne Scheiben aus diesem Halbleiter, die nach der Aufbringung elektrischer Schaltkreise in Chips zerteilt werden. "Indem wir S-Schichten auf Siliciumwafern aufbringen, verbinden wir ein High-Tech-Produkt unserer Zeit mit einem in der Natur im Laufe von drei Milliarden Jahren entwickelten Organismus," erklärt Dietmar Pum vom Zentrum für Ultrastrukturforschung den wissenschaftlichen Denkansatz seiner Forschung.

Diese Verbindung bringt ein "advanced material" hervor, das zu erheblichen Verbesserungen in der Mikroelektronik führen kann. Denn rekristallisierte S-Schichten sind streng in Gittersymmetrien strukturiert. Diese Strukturen werden von den Wissenschaftlern als Matrix im Nanometermaßstab (ein Nanometer entspricht in etwa dem 10.000stel eines menschlichen Haares) genutzt.

So können auf Siliciumwafern Linien und Quadrate mit Breiten von 1000nm, 700nm, 400nm und 200nm hergestellt werden. Mit diesen Linien werden die metallischen, mikroelektronischen Bauteile auf dem Wafer gezielt positioniert und angeordnet.

"Diese spezifische Eigenschaft der S-Schichten ermöglicht uns also die Herstellung von erheblich kleineren, elektronischen Bausteinen mit viel feineren Strukturen, die auch wesentlich leistungsfähiger sind als derzeit gebräuchliche", faßt Pum zusammen. Industriell produziert werden könnten diese bio-elektronischen Bauteile, z.B. als Mikroprozessoren, laut Pum bereits in rund zwei Jahren.

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