Siliziumfreie Computerschaltkreise

Das Gebiet der Entwicklung integrierter Schaltkreise wurde seit einigen Jahren von der Nutzung siliziumbasierter Produkte bestimmt. Die EU ist derzeitig auf der Suche nach alternativen Materialien und es scheint, als ob ein geeigneter Kandidat gefunden wurde.

Im Rahmen des EU-Projektes NICE wird das Potenzial von auf Fullerenen basierenden Technologien erforscht, die als Alternativen zu Siliziumgeräten dienen sollen. Fullerene sind große Kohlenstoffmoleküle, die in der Lage sind, andere Atome in ihrer Hohlraumkäfigstruktur einzuschließen. Solche Verbindungen werden endohedrale Fullerene genannt und weisen eine Reihe von Eigenschaften auf, die untypisch für Kohlenstoff sind.

Bei einer dieser Eigenschaften handelt es sich um die Supraleitfähigkeit bei relativ hohen Temperaturen. Im Rahmen des NICE-Projektes wurden die Eigenschaften von endohedralen Fullerenen mit dem Ziel getestet, diese Materialien mit im Nanobereich rechnenden Technologien zu kombinieren, um neuartige integrierte Schaltkreise zu entwickeln. Die Haupthindernisse in dieser Forschungsreihe waren jedoch die Schwierigkeiten bei der Isolierung und der Reinigung von endohedralen Fullerenen.

Um diesem Problem entgegenzuwirken, wurde an der Universität von Göteborg eine neue leistungsstarke Flüssigkeitschromatographie-Methode entwickelt. Es wurde gezeigt, dass eine Reihe von komplexen chemischen Schritten, die letztlich extrem gereinigte Moleküle zur Folge hatten, sehr effektiv für die C60-Kohlenstoff-Fullerene waren. Fullerene mit einem höheren Kohlenstoffgehalt erwiesen sich in Bezug auf die Reinigung weitaus anspruchsvoller.

Die Herstellung von endohedralen Fullerenen kann zunächst durch die Verwendung von Implantationsquellen mit geringer Energie erfolgen. Dieses Verfahren wurde für die Implantation von Lithium-, Kalium- und Natriumatomen in die Hohlräume der Fullerene optimiert.

Insgesamt konnten im Rahmen des Projektes optimale Bedingungen für die Herstellung von endohedralen Fullerenen ermittelt werden. Außerdem konnten durch eine Reihe von chromatographischen Schritten extrem gereinigte Fulleren-Materialien entwickelt werden. Das bisher gewonnene Wissen ist der Schlüssel für weitere Anwendungen von Fullerenen in der Herstellung von integrierten Schaltkreisen, die unabhängig von Silizium sind.