Elektronik und Computer

Platine; Foto: Jürgen W / Quelle: PHOTOCASE

Ob Fernseher, Mobiltelefone, Laptops oder PCs – Elektronik wird von Jahr zu Jahr leistungsfähiger, leichter und oft auch kleiner. Allmählich zeichnen sich für die dafür notwendige Mikroelektronik Grenzen ab. Mit dem Übergang in die Nano-Sphäre hofft die Informations- und Kommunikationstechnologie auf neue technische Entwicklungsmöglichkeiten.

Kaum ein Lebensbereich oder Industriezweig, in dem neue Technik nicht auf komplexen Schaltkreisen auf Siliziumbasis beruht. Bei der Schaltkreisproduktion werden schon seit Jahrzehnten Kieselsäuren aus Nanobestandteilen als ultrafeines Poliermittel genutzt.

Der Platz auf den Chips wird knapp

Bereits jetzt ist es auf den ohnehin schon winzigen, für die Steuerung verantwortlichen Computerchips eng. Schon ganz „normale“ Prozessoren von Grafikkarten in handelsüblichen PCs bestehen aus über 200 Millionen einzelner Transistoren. Durch die jetzt schon unvorstellbar kleinen Strukturen im Mikrometerbereich werden die Bauelemente untereinander immer anfälliger für Funktionsstörungen, vor allem durch unkontrollierbare Energieflüsse.

Speichern auf mehreren „Etagen“ in Zukunft

Lithium-Ionen im Kristallgitter eines Metalloxids als effiziente Energiespeicher in Batterien und Akkus; Bild: Pressefoto BASF

Die genaue Richtung der zukünftigen Entwicklung scheint derzeit noch unklar. Einen möglichen Weg bieten unter anderem Kohlenstoff-Nanoröhrchen, auch Nanotubes oder CNTs genannt, mit einem Durchmesser von unter 100 Nanometern, teils sogar nur wenigen Nanometern.

Diese Elemente sollen extrem miniaturisierte Transistoren ermöglichen sowie den bislang flachen Schaltkreisen eine dritte Dimension eröffnen: Chips könnten auf mehreren „Etagen“ bestückt und untereinander nahezu verlustfrei elektrisch verbunden werden. Diese „kapazitive Landschaft“ - im Unterschied zur magnetischen, zweidimensionalen - würde eine etwa eine Million Mal höhere Speicherdichte als heute erlauben.

Selbst leuchtende Dioden für Displays und Monitore

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt in der Elektronik sind transparente, elektrisch leitfähige Beschichtungen etwa für Flachbildschirme. Kurz vor dem Durchbruch zur Marktreife stehen außerdem organische Leuchtdioden (OLED, engl. für organic light emitting diodes). Mit Schichtstärken im Nanometerbereich werden sie als selbst leuchtende Bauelemente in Monitoren, Kameras und TV-Geräten eingesetzt. Neben hoher Farbechtheit und perfekten Kontrasten ermöglichen sie, große Mengen an Energie einzusparen, weil im Unterschied zu herkömmlichen Flüssigkristallbildschirmen keine Hintergrundbeleuchtung mehr benötigt wird.

Allerdings ist diese Technologie noch sehr teuer und die Lebensdauer der Elemente begrenzt. Perspektivisch sollen OLEDs Anwendungen wie zusammenrollbare Monitore ermöglichen.

Körpersignale auf Maschinen übertragen als Vision

Mit Hilfe von Nano-Schaltkreisen halten Experten ein sogenanntes „neuromorphologisches Engineering“ für denkbar. Dabei sollen elektronische Schaltkreise mit dem menschlichen Nervensystem verbunden werden und so Körpersignale unmittelbar auf Maschinen übertragen.

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