Forscher stellen Logikelemente aus Nanoteilchen her

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Amerikanische Wissenschaftler haben einen neuartigen Transistor aus winzig kleinen Silberteilchen hergestellt. Wenn diese mittels zweier genau aufeinander abgestimmter elektrischer Pulse energetisch angeregt werden, senden die Teilchen Licht aus. Damit lassen sich optische Logikelemente konstruieren, die in winzig kleinen optoelektronischen Schaltkreisen eingesetzt werden könnten, berichten die Forscher im Fachmagazin Proceedings of the National Academy of Sciences.

Robert Dickson vom Georgia Institute of Technology und seine Kollegen benutzten als Grundelemente ihres Transistors winzig kleine Silberteilchen, die nur aus einer Handvoll Silberatome bestanden. Dazu setzten die Forscher eine dünne Silberfolie einem starken Strom aus. Aufgrund des elektrischen Widerstands der Folie begann sich diese zu erwärmen, was zu einer Absonderung kleiner Silberteilchen führte.

Wenn die Forscher diese Teilchen nun in einer Reihe anordneten, konnten sie sie relativ einfach durch eine elektrische Spannung energetisch anregen. Dazu mussten sie nur zwei Elektroden in die Nähe der Anordnung bringen. Der Trick bestand nun darin, dass jedes Silberteilchen aufgrund eines quantenmechanischen Effekts nur mit einer ganz bestimmten Energie angeregt werden konnte, die von seiner Größe und damit der Zahl seiner Atome abhing. Mittels zweier kurz aufeinander abfolgender Stromstöße ließen sich so einzelne Teilchen der Anordnung selektiv anregen, wenn die Summe der Energien der beiden elektrischen Pulse mit der Anregungsenergie des gewünschten Teilchens übereinstimmte.

Ein einmal energetisch angeregtes Silberteilchen kehrte schon nach wenigen Bruchteilen einer Sekunde in seinen Grundzustand zurück und sendete dabei Licht aus. Welches Teilchen der Reihe Licht abgab, hing somit von der Größe der beiden Stromstöße ab. Die Forscher konnten auf diese Weise einfache Logikelemente herstellen. Ähnliche Anordnungen könnten optoelektronische Schaltkreise ermöglichen, die aus nur wenigen Nanoteilchen oder gar Molekülen bestehen, meint Dickson.

Weitere Informationen sowie Bilder finden sich auf der Internetseite des Forschers.

Stefan Maier

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