Stanford-Forscher bauen ersten Computer mit Kohlenstoff-Nanoröhren

Erstmals kommt ein Prozessor mit dem Material zum Einsatz, das eines Tages Silizium ersetzen könnte. Die Wissenschaftler konnten zwei entscheidende Hürden für einen funktionsfähigen Kohlenstoff-Mikrochip überwinden.

Ein Forscherteam der Stanford University hat einen funktionsfähigen Computer gebaut, dessen Prozessor auf Kohlenstoff-Nanoröhren anstelle von Silizium basiert. Mangels industrieller Fertigungstechniken ist es nur ein einfacher Rechner mit 178 Transistoren, der beispielsweise Zahlen sortieren und zwischen Funktionen wechseln kann. Die Forscher haben damit aber erstmals die Machbarkeit eines Computerchips mit einem Material bewiesen, das eines Tages Silizium ersetzen könnte.

Kohlenstoff-Nanoröhren (auch CNT oder Carbon Nanotubes) gelten schon länger als Alternative zu bisherigen Transistoren auf Siliziumbasis. Forschungslabors meldeten laufende Fortschritte, aber noch keinen grundsätzlichen Durchbruch. Das Material Silizium aber stößt an physikalische Grenzen, nachdem es über Jahrzehnte hinweg gelungen war, die Größe der Chipelemente immer noch mehr zu reduzieren und damit eine hohe Integrationsdichte zu erreichen. Damit verlöre auch das Mooresche Gesetz seine Gültigkeit – es wurde 1965 von Gordon Moore formuliert und besagt, dass sich die Anzahl der Schaltkreiskomponenten auf einem Computerchip in regelmäßigen Zeiträumen – zwischen 12 und 24 Monaten – verdoppeln lässt.

Stanford-Doktorand Max Shulaker neben einem einfachen Kohlenstoff-Nanoröhren-Computer (Bild: Stanford / Norbert von der Groeben)Stanford-Doktorand Max Shulaker neben einem einfachen Kohlenstoff-Nanoröhren-Computer (Bild: Stanford / Norbert von der Groeben)

„Schon länger ist von einer neuen Ära der Kohlenstoff-Nanoröhren-Elektronik die Rede, die Silizium hinter sich lässt“, sagte Stanford-Professor Subhasish Mitra, der das Forschungsteam zusammen mit H.-S. Philip Wong leitete. „Aber jetzt gab es ein paar Vorführungen kompletter digitaler Systeme, die diese spannende Technologie nutzen. Der Beweis ist da.“

Die Forscher berichteten in der Fachzeitschrift Nature über ihren Erfolg. „CNT könnte uns leistungsmäßig um mindestens eine Größenordnung voranbringen gegenüber dem, was von Silizium noch zu erwarten ist“, sagte Wong voraus.

Zu den Schwierigkeiten, die dem ersten funktionsfähigen Kohlenstoff-Mikrochip entgegenstanden, gehörte die nicht immer parallele Ausrichtung der in den Transistoren gebündelten Nanoröhren sowie der Umstand, dass sie nicht ausschließlich halbleitend sind. Den Forschern gelang es aber, durch einen Algorithmus falsch angeordnete Nanoröhren zu erkennen und auszuschließen. Die permanent leitenden Carbon Nanotubes hingegen erhitzten sie und ließen sie so verdampfen.

Durch die Überwindung dieser beiden Hürden machten sie den Weg frei für die Entwicklung komplexerer Systeme. „Das sind die zuerst notwendigen Schritte, um Kohlenstoff-Nanoröhren aus dem Chemielabor in eine echte Umgebung zu bringen“, begrüßte Chipforscher Supratik Guha von IBM den Durchbruch.

[mit Material von Eric Mack, News.com]

Themenseiten: Forschung, Prozessoren, Stanford University

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