Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit Mini-Scheinwerfern in einer künstlichen Nanowelt

20.06.2006
Ein weiterer Schritt auf dem Weg zu schnelleren Computern: Chemnitzer Physikern gelangen erstmals Aufnahmen von winzigen Details in neuartigen Halbleitern für Licht

In der Mikroelektronik schreitet die Miniaturisierung mit riesigen Schritten voran. Während der erste Transistor 1947 noch einige Zentimeter groß war, sind heute auf einer Fläche von einem Quadratzentimeter viele Millionen Transistoren untergebracht. Doch diesem Trend sind physikalische Grenzen gesetzt. "Elektrische Leiterbahnen können nicht beliebig dicht gepackt werden" erläutert Frank Cichos, Juniorprofessor für Photonik und optische Materialien an der Technischen Universität Chemnitz. Aus diesem Grund forscht ein von ihm geleitetes Team an neuen künstlichen Nanomaterialien, in denen die Informationen mit Hilfe von Licht deutlich schneller übertragen werden sollen als in heutigen Computern. Lichtstrahlen können sich ohne "Kurzschluss" durchdringen, weshalb schon heute Informationen etwa in Glasfaserkabeln sehr dicht gepackt werden können.

Dem Chemnitzer Forscherteam ist es nun erstmals gelungen einen Blick in die Halbleiter für Licht - die so genannten photonischen Kristalle - zu werfen. Die physikalischen Eigenschaften dieser Kristalle erlauben Licht auf kleinstem Raum einzufangen und zu transportieren. Mit ihnen kann man aber auch die Lichtabstrahlung von fluoreszierenden Stoffen manipulieren. "Das Interessante daran ist, dass der photonische Kristall das Aussenden von Licht einer bestimmten Farbe durch fluoreszierende Partikel nur in bestimmte Richtungen erlaubt oder sogar komplett verhindert", erklärt Michael Barth. Der Diplomand war maßgeblich an den Experimenten der Arbeitsgruppe an photonischen Kristallen beteiligt. Am 23. Juni 2006 werden die Forschungsergebnisse erstmals in der angesehenen Wissenschaftszeitschrift "Physical Review Letters" veröffentlicht. In der Online-Ausgabe dieser Zeitschrift ( http://prl.aps.org/ ) ist der Beitrag bereits am 21. Juni 2006 zu lesen.

Die Schwierigkeit bei der Untersuchung photonischer Kristalle bestand bisher darin, dass man in komplexe dreidimensionale photonische Kristalle nicht hineinblicken konnte. Den Physikern Michael Barth, Roman Schuster, Achim Gruber und Frank Cichos ist dies nun - wie sie selbst sagen - "auf verblüffend einfache Art und Weise" gelungen. Die Forscher betteten dazu einzelne, wenige Nanometer kleine Partikel aus dem Halbleitermaterial Cadmiumselenid - so genannte Quantenpunkte - in einen photonischen Kristall aus Polymerkügelchen ein. Diese Quantenpunkte senden Licht aus und dienen so als winzige Scheinwerfer. Allerdings entscheidet der photonische Kristall in der direkten Umgebung der Quantenpunkte, in welche Richtungen dieses Licht ausgesandt wird. Um dieser Richtungsabhängigkeit auf die Spur zu kommen, benutzten die Forscher unscharfe Mikroskopieabbildungen (siehe Abbildung 2). In diesen ungewöhnlichen Bildern einzelner Quantenpunkte sind dabei alle wesentlichen Informationen über die Richtung der Lichtausbreitung im Kristall versteckt. "Damit ist es nicht nur erstmals möglich, einen Blick in die lokalen optischen Eigenschaften eines dreidimensionalen photonischen Kristalls zu werfen. Durch die Verwendung von einzelnen Quantenpunkten als Lichtquellen in diesen Materialien ergeben sich auch ganz neue Möglichkeiten für die Quanteninformationsverarbeitung", so Frank Cichos. "Statt elektrischer Signale sollen künftig optische Signale durch die Schaltungen geleitet werden - und das etwa tausendmal schneller als bei herkömmlichen Computern", ergänzt Michael Barth. Doch der Weg zu photonischen Prozessoren, die Informationen per Licht übertragen, sei noch lang. Mit den Einblicken in ein geeignetes Halbleitermaterial gelang den Chemnitzer Physikern jedoch ein weiterer Schritt in diese Richtung.

... mehr zu:
»Kristall »Quantenpunkt

Weitere Informationen erteilt Frank Cichos, Telefon (03 71) 5 31 - 30 66, E-Mail cichos@physik.tu-chemnitz.de.

Mario Steinebach | Technische Universität Chemnitz
Weitere Informationen:
http://www.tu-chemnitz.de

Weitere Berichte zu: Kristall Quantenpunkt

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Sterngeburt in den Winden supermassereicher Schwarzer Löcher
28.03.2017 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

nachricht Das anwachsende Ende der Ordnung
27.03.2017 | Universität Konstanz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Von Agenten, Algorithmen und unbeliebten Wochentagen

28.03.2017 | Unternehmensmeldung

Hannover Messe: Elektrische Maschinen in neuen Dimensionen

28.03.2017 | HANNOVER MESSE

Dimethylfumarat – eine neue Behandlungsoption für Lymphome

28.03.2017 | Medizin Gesundheit