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Transistoren tausendfach beschleunigen: Neue Nachwuchsforschergruppe an Universität Oldenburg

30.03.2015

Neue Nachwuchsforschergruppe am Institut für Physik der Universität Oldenburg: Dr. Martin Silies erhält vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) in den kommenden vier Jahren rund 1,2 Millionen Euro, um gemeinsam mit zwei Mitarbeitern einen ultraschnellen Licht-Transistor im kleinsten Maßstab zu entwickeln.

Die kommissarische Universitätspräsidentin Prof. Dr. Katharina Al-Shamery gratuliert dem Physiker zu seiner Nachwuchsforschergruppe. „Martin Silies entwickelt gemeinsam mit seinem Team Technologie von morgen – einsetzbar beispielsweise in zukunftsträchtigen und rasant schnellen ‚optischen Computern‘.“


Der Leiter der neuen Oldenburger Nachwuchsforschergruppe, Physiker Dr. Martin Silies.

Foto: Universität Oldenburg

In dem Erfolg des Physikers sehe sie auch einen Beleg für die gute Förderung von Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern durch die Universität, die diese gezielt auf dem Weg zur Professur begleite, so Al-Shamery.

Transistoren begegnen uns im Alltag in jedem elektronischen Gerät. Diese elektronischen Schalter sind mittlerweile nur noch wenige Zehntausendstel eines Millimeters klein und lassen sich auf einem einzigen Prozessor milliardenfach unterbringen. Weiter verkleinern lassen sich elektronische Transistoren allerdings kaum noch, und die Größe der Bauteile begrenzt die Geschwindigkeit, mit der sich ein Schalter öffnen und schließen kann.

Silies‘ Forschung könnte die bislang möglichen Taktfrequenzen von einigen Gigahertz (also einigen Milliarden Schaltvorgängen pro Sekunde) auf das mehr als Tausendfache steigern und damit perspektivisch zum Beispiel die Arbeit von Großrechnern in Zukunft noch erheblich beschleunigen. Das Vorhaben des 35-Jährigen: einzelne Lichtteilchen, sogenannte Photonen, so gezielt steuern, dass sich mit ihnen ein optischer Transistor betreiben lässt.

Dabei beträgt der Abstand zwischen den Spitzen zweier aufeinander zulaufender, hauchdünner Golddrähte lediglich wenige Nanometer (Millionstel Millimeter). Ob ein Photon diesen beinahe unvorstellbar kleinen Abstand überwindet – und so den Schalter schließt –, will Silies‘ Forschergruppe in beinahe unvorstellbar schneller Taktfrequenz mit Farbstoffmolekülen steuern. Diese lassen je nach eigener Lichtsättigung das Photon entweder passieren oder blockieren ein Schließen des Schalters.

In den kommenden vier Jahren will Silies mit seinen Doktoranden zum einen an den filigranen Antennen aus Gold arbeiten, in die mit Helium-Ionen feinste Linien geritzt werden – diese dienen sozusagen als Wegweiser für die Photonen und lenken sie in eine gewünschte Richtung. Zum anderen will das Team die Wechselwirkung verschiedener Farbstoff- und perspektivisch auch anderer Moleküle auf dieser kleinstmöglichen räumlichen Skala erproben.

Der neue Oldenburger Nachwuchsgruppenleiter Dr. Martin Silies studierte Physik an der Fachhochschule Steinfurt. Er promovierte 2009 an der Universität Münster über sogenannte zeitaufgelöste Röntgenbeugung, bevor er an die Universität Oldenburg kam. Silies ist einer von fünf NachwuchswissenschaftlerInnen in der Arbeitsgruppe Ultraschnelle Nano-Optik von Prof. Dr. Christoph Lienau.

Die Förderdauer in dem BMBF-Programm „NanoMatFutur“ könnte sich bei Bedarf noch um zwei weitere auf sechs Jahre verlängern. Der Wettbewerb des Ministeriums fördert jährlich bundesweit maximal sieben Nachwuchsgruppen insbesondere in den Forschungsfeldern Klima/Energie, Mobilität, Gesundheit oder Information und Kommunikation. Ziel sind neue interdisziplinäre Forschungsansätze in den Nano- und Werkstofftechnologien, die zugleich Potenzial zur industriellen Umsetzung bergen.

Weitere Informationen:

http://www.uni-oldenburg.de/uno

Dr. Corinna Dahm-Brey | idw - Informationsdienst Wissenschaft

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