Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Molekulare Datenverarbeitung

04.07.2001


Computer der übernächsten Generation: Moleküle statt Schaltkreise?

So wie wir heute über "vorsintflutige" Rechner schmunzeln, die noch mit Röhren arbeiteten, werden unsere Kinder oder Enkel für unsere heutigen Computer nur ein Kopfschütteln übrig haben. Denn soviel ist klar: Der Siliziumchip als Baueinheit stößt langsam an seine Grenzen. Eine signifikante Steigerung der Rechenleistung ist nur mit anderen Technologien möglich. Eine der Zukunftsvisionen ist der Rechner auf Basis von Molekülen, die elektronische Bauteile wie Schalter und Drähte ersetzen.

Noch einen Schritt weiter gehen die Vorstellungen einer israelisch-deutschen Forschergruppe: Ein einzelnes isoliertes Molekül soll die Funktion eines gesamten logischen Schaltkreises übernehmen. Das hört sich zunächst nach komplizierten Molekülarchitekturen an, die erst mit ausgeklügelten Synthesestrategien hergestellt werden müssen. Offenbar geht es aber wesentlich einfacher: Auch gängige, simpel aufgebaute Moleküle können das Zeug zum logischen Gitter in sich tragen - man muss molekulare Phänomene nur einmal aus einem anderen Blickwinkel betrachten.

R. D. Levine vom Fritz Haber Research Center for Molecular Dynamics der Hebrew University in Jerusalem hat ein erstes Beispiel für ein "logisches" Molekül gefunden. Zusammen mit einem Team um Karl L. Kampa, Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching, hat er eine an sich altbekannte Reaktion der Salpetersäure neu interpretiert: Wird ein Salpetersäuremolekül erst mit Infrarotlicht (IR) und kurz darauf mit ultraviolettem Licht (UV) bestrahlt, zerfällt es in zwei Bruchstücke. Die überschüssige Energie wird dabei in Form von Fluoreszenz wieder abgegeben.

Durch die Brille der Boolschen Algebra betrachtet ist das Experiment ein Analogon für den logischen Operator UND. Denn nur wenn das Molekül sowohl die "Information" IR-Blitz als auch die "Information" UV-Blitz erhält, sendet es ein Fluoreszenzsignal als Antwort.

Nun kann man noch eine zusätzliche Variable ins Spiel bringen, indem man die Reihenfolge der Blitze, UV und IR, vertauscht. Liegt die zeitliche Verzögerung zwischen den Blitzen in der Größenordnung weniger Pikosekunden (10-12 s), kann man beide Fälle anhand der Intensität der Fluoreszenz unterscheiden. Der resultierende logische Schaltkreis ist eine komplexe Verknüpfung dreier UND- und eines NICHT-Gitters.

Einen kleinen Schönheitsfehler hat der beschriebene "molekulare Schaltkreis" allerdings noch: Das Molekül wird bei der "Datenübertragung" zerstört. Levine und seine Kollegen haben aber schon andere Kandidaten im Auge, die sich innerhalb von Pikosekunden regenerieren lassen.


Kontakt:

Prof. Dr.R.D. Levine
The Fritz Haber Research Center for Molecular Dynamics
The Hebrew University
Jerusalem 91904
Israel

Fax: (+972) 2-651-3742

E-Mail: rafi@fh.huji.ac.il


Quelle: Angewandte Chemie 2001, 113 (13), 2580-2582
Hrsg.: Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh)

Dr. Kurt Begitt | idw

Weitere Berichte zu: Molecular Molekül Schaltkreis

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Besserer Schutz vor Gebärmutterhalskrebs
28.09.2016 | Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

nachricht Neuer Schalter entscheidet zwischen Reparatur und Zelltod
28.09.2016 | Universität zu Köln

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Der perfekte Sonnensturm

Ein geomagnetischer Sturm hat sich als Glücksfall für die Wissenschaft erwiesen. Jahrzehnte rätselte die Forschung, wie hoch energetische Partikel, die auf die Magnetosphäre der Erde treffen, wieder verschwinden. Jetzt hat Yuri Shprits vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ und der Universität Potsdam mit einem internationalen Team eine Erklärung gefunden: Entscheidend für den Verlust an Teilchen ist, wie schnell die Partikel sind. Shprits: „Das hilft uns auch, Prozesse auf der Sonne, auf anderen Planeten und sogar in fernen Galaxien zu verstehen.“ Er fügt hinzu: „Die Studie wird uns überdies helfen, das ‚Weltraumwetter‘ besser vorherzusagen und damit wertvolle Satelliten zu schützen.“

Ein geomagnetischer Sturm am 17. Januar 2013 hat sich als Glücksfall für die Wissenschaft erwiesen. Der Sonnensturm ermöglichte einzigartige Beobachtungen, die...

Im Focus: New welding process joins dissimilar sheets better

Friction stir welding is a still-young and thus often unfamiliar pressure welding process for joining flat components and semi-finished components made of light metals.
Scientists at the University of Stuttgart have now developed two new process variants that will considerably expand the areas of application for friction stir welding.
Technologie-Lizenz-Büro (TLB) GmbH supports the University of Stuttgart in patenting and marketing its innovations.

Friction stir welding is a still-young and thus often unfamiliar pressure welding process for joining flat components and semi-finished components made of...

Im Focus: Neuer Schalter entscheidet zwischen Reparatur und Zelltod

Eine der wichtigsten Entscheidungen, die eine Zelle zu treffen hat, ist eine Frage von Leben und Tod: kann ein Schaden repariert werden oder ist es sinnvoller zellulären Selbstmord zu begehen um weitere Schädigung zu verhindern? In einer Kaskade eines bisher wenig verstandenen Signalweges konnten Forscher des Exzellenzclusters für Alternsforschung CECAD an der Universität zu Köln ein Protein identifizieren (UFD-2), das eine Schlüsselrolle in dem Prozess einnimmt. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Structural & Molecular Biology veröffentlicht.

Die genetische Information einer jeden Zelle liegt in ihrer Sequenz der DNA-Doppelhelix. Doppelstrangbrüche der DNA, die durch Strahlung hervorgerufen werden...

Im Focus: Forscher entwickeln quantenphotonischen Schaltkreis mit elektrischer Lichtquelle

Optische Quantenrechner könnten die Computertechnologie revolutionieren. Forschern um Wolfram Pernice von der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster sowie Ralph Krupke, Manfred Kappes und Carsten Rockstuhl vom Karlsruher Institut für Technologie ist es nun gelungen, einen quantenoptischen Versuchsaufbau auf einem Chip zu platzieren. Damit haben sie eine Voraussetzung erfüllt, um photonische Schaltkreise für optische Quantencomputer nutzbar machen zu können.

Ob für eine abhörsichere Datenverschlüsselung, die ultraschnelle Berechnung riesiger Datenmengen oder die sogenannte Quantensimulation, mit der hochkomplexe...

Im Focus: First quantum photonic circuit with electrically driven light source

Optical quantum computers can revolutionize computer technology. A team of researchers led by scientists from Münster University and KIT now succeeded in putting a quantum optical experimental set-up onto a chip. In doing so, they have met one of the requirements for making it possible to use photonic circuits for optical quantum computers.

Optical quantum computers are what people are pinning their hopes on for tomorrow’s computer technology – whether for tap-proof data encryption, ultrafast...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Folgenschwere Luftverschmutzung: Forum zur Chemie der Atmosphäre

28.09.2016 | Veranstaltungen

European Health Forum Gastein 2016 beginnt

28.09.2016 | Veranstaltungen

Compliance im Fokus - CLARIUS.LEGAL auf der Dialog on Tour in Hamburg

28.09.2016 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wie Blockchain die Finanzwelt verändert

28.09.2016 | Wirtschaft Finanzen

Neue Plasmaanlage - Präzise und hoch entwickelte Chips

28.09.2016 | Physik Astronomie

Ressourcenstudie: Konsequente Kreislaufführung bringt Rohstoff- und Energiewende voran

28.09.2016 | Studien Analysen