12 Millionen für die Erforschung atomarer Bauteile

Die Menge an Daten, die weltweit ¨¹ber Kommunikationsnetzwerke ausgetauscht und verarbeitet werden, steigt immer weiter an. Damit der Platz- und Energieverbrauch nicht ebenso rasant ansteigt, m¨¹ssen s?mtliche Netzwerkkomponenten und Prozessoren effizienter und kleiner werden. Eine Gruppe von Forschenden der ETH Z¨¹rich und dem Karlsruher Institut f¨¹r Technologie (KIT) wollen deshalb neuartige integrierte Schaltkreise entwickeln und erforschen, deren Bauteile auf dem Niveau von einzelnen Atomen arbeiten und somit winzig klein sind ¨C sich aber zugleich in die bestehende industrielle CMOS-Technologie integrieren lassen. Dazu lancieren sie das Zentrum f¨¹r Einzelatom-Elektronik und -Photonik, das von ETH-Professor J¨¹rg Leuthold vom Institut f¨¹r Elektromagnetische Felder koordiniert wird. Das neue Zentrum soll ab dem 1. Januar 2018 seinen Betrieb aufnehmen.

Zu den Netzwerkkomponenten, welche am neuen Zentrum erforscht werden, geh?ren sowohl Transistoren wie auch Modulatoren und Detektoren. Diese verarbeiten die Information, die zun?chst elektronisch vorliegt, wandeln sie aber auch in optische Signale um und ¨¹bertragen sie optisch. Sie k?nnen die optischen Signale aber auch wieder in elektrische Signale zur¨¹ckverwandeln. Auf einem einzigen Chip werden gegenw?rtig Millionen von Transitoren verbaut, und diese sind wiederum zu Tausenden ¨¹ber optische Glasfasern verbunden. Die gegenw?rtige Technologie ist zwar schon sehr weit fortgeschritten, st?sst aber sowohl bei den Dimensionen als auch dem Energieverbrauch zusehends an Grenzen.

Zuverl?ssig und energieeffizient

?Wir wollen am neuen Zentrum einen innovativen Forschungsansatz weiterfolgen, welcher auf unseren neusten Forschungsresultaten beruht. Die Resultate zeigen, dass Bauteile mit atomaren Dimensionen nicht nur zuverl?ssig funktionieren, sondern auch energieeffizienter sind?, sagt Professor J¨¹rg Leuthold. Das Zentrum greift unter anderem auf den Ein-Atom-Transistor zur¨¹ck, der 2004 von Professor Thomas Schimmel am KIT entwickelt wurde.

Die Forschenden der ETH Z¨¹rich und des KIT werden in einem ersten Schritt die neuen Bausteine f¨¹r Logik und Speicher basierend auf den ersten Prototypen weiterentwickeln. In einem zweiten Schritt werden erste einfache Chips einer neuen Generation von Bauteilen auf atomarer Skala entwickelt. Dabei rechnen die Forschenden mit einer Gr?ssenreduktion um den Faktor 100 bis 1000 und einer Energieeinsparung im selben Bereich gegen¨¹ber heutigen Metall-Oxid-Halbleitern (CMOS).

Schneller in die Praxis ¨¹berf¨¹hren

?Die grossz¨¹gige Schenkung der Werner Siemens-Stiftung bietet eine einzigartige Gelegenheit, die Kompetenzen des KIT und der ETH im Bereich der Elektronik und der Photonik von einzelnen Elektronen zu b¨¹ndeln. Damit wird die Grundlagenforschung gest?rkt und die Translation in die Praxis beschleunigt?, sagt ETH-Pr?sident Lino Guzzella.

?Ich danke der Werner Siemens-Stiftung daf¨¹r, dass sie es dem KIT und der ETH Z¨¹rich erm?glicht an dieser grenz¨¹berschreitenden Schnittstelle ihre Kompetenzen zu erg?nzen, und bin sicher auf beiden Seiten werden Forschung, Lehre und Innovation profitieren?, sagt Professor Holger Hanselka, Pr?sident des KIT.

?Von unserer Schenkung erhoffen wir uns einen entscheidenden Durchbruch im Bereich der Kommunikationstechnologie?, sagt Hubert Keiber von der Werner Siemens-Stiftung. Die Forschung, die am Zentrum f¨¹r Einzelatom-Elektronik und -Photonik betrieben werde, sei revolution?r. Sie passe deshalb gut in das Portfolio der Stiftung. Dies ist bereits die dritte Schenkung der Werner Siemens-Stiftung an die ETH Z¨¹rich Foundation. Die Partnerschaft existiert seit 2004.