Nanotechnologie- Forschung

BTU Cottbus mischt mit beim bundesweiten Poker der mit 1,9 Milliarden Euro dotierten Exzellenzinitiative der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG)

Naturwissenschaftler der BTU Cottbus arbeiten im Größenbereich von einer 50.000stel Haarbreite

Kaum ein Alltagsgerät wie Küchenmaschine, Auto, Telefon usw. kommt heute noch ohne Mikroprozessor (Chip) aus. Kernstück dieser Schlaumeier sind winzige Transistoren; in einem Prozessor für Computer (Pentium, Athlon, …) sind allein mehrere MillionenTransistoren ständig im Einsatz. Wie viele Informationen und wie schnell diese im Chip verarbeitet werden können, hängt maßgeblich von der Dicke bzw. in diesem Fall von der Dünne einer Isolationsschicht ab, die den Stromfluss im Transistor über eine Steuerelektrode steuert: Je dicker die Isolations-Schicht umso langsamer arbeiten die Prozessoren. Deshalb arbeiten internationale Firmen wie z.B. AMD und Intel kontinuierlich in der Material-Forschung, um neue Materialien zu finden, welche es erlauben, diese Isolationsschicht deutlich zu reduzieren und damit jedes Jahr die Rechenleistung und insbesondere die Geschwindigkeit zu erhöhen. Die derzeitige Isolationsschicht in PC-Prozessoren beträgt beispielsweise nur noch 5 Atomlagen; dies entspricht dem 50.000stel einer Haaresbreite.

Wie man auf der Basis solcher Nano-Transistoren dann auch zu zuverlässig arbeitende Hardware / Software-Systemen kommt, ist eine zweite sehr komplexe Problemstellung. Dabei wird dann neben den Materialwissenschaften auch und gerade die Elektronik mit der Schaltungstechnik und schließlich die Informatik mit Rechner-Architektur und Software-Technologie benötigt. Die BTU hat nun anlässlich der von der Bund-Länder-Kommission – mit der aufsehenerregenden Fördersumme von 1,9 Milliarden Euro – gestarteten Exzellenzinitiative zwei Anträge eingereicht, die sich sowohl auf die Erforschung der Materialien als auch der Systeme beziehen.

Bei dem Materialforschungsantrag arbeitet eine Gruppe von ca. 20 Naturwissenschaftlern der BTU (Sprecher Prof. Dieter Schmeißer) auf dem Gebiet der Nanotechnologie und forschen u.a. gemeinsam mit AMD, dem Fraunhofer Forschungszentrum Nanotechnologie in Dresden, dem ihp in Frankfurt/Oder und mehreren Forschungsinstituten in Berlin-Adlershof. Dabei geht es um die Erforschung der kleinsten Teilchen, um damit die Schnelligkeit und Performance der Prozessoren verbessern können. Sollte der Antrag (für ein sogenanntes „Exzellenzcluster“) in die engere Auswahl kommen – von den 157 eingereichten Anträgen werden nur 15 bewilligt – würde die BTU ca. 4 Mio. Euro im Jahr für den Ausbau dieser Forschungsaktivitäten erhalten. Prof. Schmeißer schätzt die Chancen für einen solchen Joker realistisch ein: Eine vergleichsweise junge Universität hat es in diesem Wettbewerb der Hochschulen schwer. Nichtsdestotrotz hat sich die BTU Cottbus durch die Initiative von Prof. Dieter Schmeißer und seiner Zusammenarbeit mit dem in Dresden sich für Deutschland erstmalig formierenden nanotechnologischem Zentrum (Fraunhofer Institut, AMD und Infineon) in die Gruppe der deutschlandweit führenden Experten positioniert. „Dies ist ein wichtiger Schritt“ – so Schmeißer – „um die BTU Cottbus in das Konzept der Silizium-Technologie zu integrieren. Im Raum Dresden formiert sich ein Forschungsstandort auf dem Gebiet der Nanotechnologie, der für rund 2000 Naturwissenschaftler Arbeitplätze bietet. Im Wettlauf um immer kleinere und schnellere Prozessoren steigen Jahr für Jahr die Materialanforderungen. Wir forschen heute an verschiedensten Materialien, nicht mehr bloß an Silizium. Dass sich in Dresden ein Nanotechnologie -Forschungszentrum formiert, ist auch daran zu erkennen ist, dass Infineon seine Forschungsaktivitäten von München nach Dresden verlagert und die früher in den USA beheimatete Forschungsabteilung von AMD ebenfalls nach Dresden verlegt wird. Mit diesem erstmals in Deutschland entstehenden „Cluster“ im Großraum Dresden – bislang waren die Standorte eher dezentral – haben die deutschen Nano-Technologen auch gute Chancen auf andere Fördertöpfe wie z.B. der EU oder auch von privaten Stiftungen wie z.B. Volkswagen. In dem die Materialforschung der BTU Cottbus sich in diese konzertierte Ballung im Raum Berlin- Dresden integriert, ist die Basis für viele weitere erfolgversprechende Projekte gelegt.“

Bei dem zweiten von der BTU eingereichten System-Zuverlässigkeitsantrag handelt es sich um eine sogenannte „Graduiertenschule“ mit einem Fördervolumen von maximal ca. 1 Million Euro pro Jahr. Die „System-Entwerfer“ aus der Elektronik und mit Schwerpunkt der Informatik der BTU starten hier den zweiten Versuch, im Reigen der „Großen“ mitzuspielen. Koordiniert wird dieser etwas kleinere Verbund von Prof. Theo Vierhaus ( Lehrstuhl Technische Informatik). Die „Graduiertenschule soll Nachwuchswissenschaftler fördern, die auf dem Gebiet der Entwurfs- und Test-Technologie für komplexe Mikrochips mit „vergrabener“ Software arbeiten. Diese Zwerge sollen korrekt arbeiten, sich selbst testen und notfalls sogar selbst reparieren, ohne dass der Chip (und damit z. B das gesteuerte Auto) ausfällt . Maßgeblich unterstützt wird diese Initiative auch von Prof. Michael Gössel und vier weiteren Professoren aus der Informatik der Universität Potsdam, vom Institut für Innovative Mikroelektronik (IHP)in Frankfurt / Oder und dem Fraunhofer-Institut FIRST in Berlin. Auch die Tu Poznan und die FH Lausitz sind als assoziierte Partner mit im Spiel. Prof. Theo Vierhaus: “ Die Vorarbeiten für die Antragstellung waren schon ein Erlebnis: Es steckt know-how und Kooperationsgeist in Brandenburg und Berlin. Und wie die polnischen Kollegen mitspielen, das ist noch mal ein positives Erlebnis. Wir hoffen nur, dass es die DFG auch so sieht.“ Dr. Marita Müller