MEM-Modul - Swiss Nano Cube

Folie 11
Nano-Elektronik
MEM-Modul / Gesamtversion
Die Herstellung und Nutzung üblicher Halbleiter aus Silizium-Atomen bereiten
zunehmend Probleme. Bei der Herstellung werden Halbleiterstrukturen mit Lithografie
auf die Wafer übertragen. Um kleinere Schaltkreise herzustellen wird mit immer
kürzeren und schwerer beherrschbaren Wellenlängen gearbeitet. Damit steigt mit jeder
neuen Halbleiter-Generation der Investitionsaufwand. Ausserdem stellt die
Wärmeentwicklung der immer dichter gepackten Schaltkreise ein weiteres zentrales
Problem dar.
Kohlenstoff-Nanoröhrchen eignen sich, um Silizium in Halbleiterbauelementen zu
ersetzen. Das ist spätestens dann der Fall, wenn die Halbleiterstrukturen nicht weiter
verkleinert werden können.
Die Kohlenstoff-Nadeln sind ein Material mit vielseitigen Eigenschaften. Legt man ein
elektrisches Feld an zwei benachbarte Nanotubes, verbiegen sie sich und kleben
aneinander, bis ein Spannungsimpuls sie wieder trennt. Diese Eigenschaft entspricht
einem elektromagnetischen Schalter, der vielleicht als nichtflüchtige Speicherzelle
verwendbar ist. Nanotubes können p- und n-dotiert sein. Auf diese Weise lassen sich
pn-Übergänge herstellen.
In Zukunft werden Drähte und Röhren aus Nanostrukturen zur Stromleitung und zur
Datenspeicherung genutzt. Nanotubes ermöglichen eine um bis zu drei
Grössenordnungen grössere Stromdichte als vergleichbar kleinere Kupferdrähte.
Folie 12
Nanoroboter
Im Jahre 1959 hielt der amerikanische Physiker Richard Feynman seinen Vortrag
„There's plenty of room at the bottom“, der ihn bis heute berühmt machte. Ausgehend
vom damaligen Stand der Technik gab er einen Überblick über die durch physikalische
Gesetze vorgegebenen Grenzen aber auch Möglichkeiten der Miniaturisierung. Was
damals abwegig erschien ist heute ein anerkanntes Ziel geworden. Eine
vielversprechende Forschungsrichtung der Nanotechnologie ist der Bereich der
Nanoroboter. Winzige Maschinen die nützlich in allen erdenklichen Bereichen (vor
allem der Medizin) sein könnten, ist die Vision.
„Medizinische Nanoroboter könnten Viren und Krebszellen zerstören, beschädigte
Strukturen reparieren, angesammelte Abfälle aus dem Gehirn entfernen und dem
Körper wieder jugendliche Gesundheit bescheren.“ [Spektrum der Wissenschaft,
Spezial, 2/2001].
Der Nutzen in der Medizintechnik liegt auf der Hand. Teilchen und Maschinen im
Nanomassstab durch den menschlichen Körper an ein bestimmtes Ziel zu steuern, um
dort eine programmierte Aufgabe zu erfüllen oder einen bestimmten Stoff freizusetzen,
ist eine logische Konsequenz für die Anwendung von Nanorobotern.
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