Schenkung für Erforschung atomarer Bauteile
Werner-Siemens-Stiftung unterstützt Aufbau von Forschungszentrum
Die Werner-Siemens-Stiftung ermöglicht mit einer Schenkung von 12 Mio. CHF den Aufbau des Zentrums für Einzelatom-Elektronik und -Photonik. Die ETH Zürich und das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) bauen das Zentrum auf, um neuartige integrierte Schaltkreise für Kommunikationsnetzwerke zu entwickeln.
Die Menge an Daten, die weltweit über Kommunikationsnetzwerke ausgetauscht und verarbeitet werden, steigt immer weiter an. Damit der Platz- und Energieverbrauch nicht ebenso rasant ansteigt, müssen sämtliche Netzwerkkomponenten und Prozessoren effizienter und kleiner werden. Eine Gruppe von Forschenden der ETH Zürich und dem Karlsruhe Institut für Technologie (KIT) 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 CMOS-Technologie integrieren lassen. Dazu lancieren sie das Zentrum für Einzelatom-Elektronik und -Photonik, das von ETH-Professor Jürg Leuthold vom Institut für Elektromagnetische Felder koordiniert wird. Das neue Zentrum soll ab dem 1. Januar 2018 seinen Betrieb aufnehmen.
Zu den Netzwerkkomponenten, welche am neuen Zentrum erforscht werden, gehören sowohl Transistoren wie auch Modulatoren und Detektoren. Diese verarbeiten die Information, die zunächst elektronisch vorliegt, wandeln sie aber auch in optische Signale um und übertragen sie optisch. Sie können die optischen Signale aber auch wieder in elektrische Signale zurückverwandeln. Auf einem einzigen Chip werden gegenwärtig Millionen von Transitoren verbaut, und diese sind wiederum zu Tausenden über optische Glasfasern verbunden. Die gegenwärtige Technologie ist zwar schon weit fortgeschritten, stösst aber sowohl bei den Dimensionen als auch dem Energieverbrauch zusehends an Grenzen.
«Wir wollen am neuen Zentrum einen innovativen Forschungsansatz weiterfolgen, welcher auf unseren neusten Forschungsresultaten beruht. Die Resultate zeigen, dass Bauteile mit atomaren Dimensionen nicht nur zuverlässig funktionieren, sondern auch energieeffizienter sind», sagt Jürg Leuthold. Das Zentrum greift unter anderem auf den Ein-Atom-Transistor zurück, der 2004 von Professor Thomas Schimmel am KIT entwickelt wurde.
Die Forschenden der ETH Zürich und des KIT werden in einem ersten 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 (CMOS).
Bild: Alexandros Emboras / ETH Zürich
14.9.2017
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