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Astronomie|Physik Technik|Digitales

Gas-Mikrochip löst das Problem des Handlungsreisenden

Ein englisch-amerikanisches Forscherteam hat das so genannte „Problem des Handlungsreisenden“ ? die Bestimmung der kürzesten Route zwischen zwei Punkten auf einer Landkarte ? mittels eines mit Heliumgas gefüllten Röhrensystems auf einem Mikrochip gelöst. In ihrem Experiment legten die Wissenschaftler mittels zweier Mikroelektroden eine elektrische Spannung zwischen zwei Punkten der Röhrenkarte an. Dies führte zu einem durch die elektrische Entladung verursachten Aufleuchten des Gases entlang der kürzesten Verbindung zwischen den Punkten. Darüber berichtet das Wissenschaftsmagazin Lab on a Chip (Mai 2002).

Die von Andreas Manz vom Imperial College London und George Whitesides der Harvard Universität in Massachusetts angeführte Forschergruppe ätzte in ihrem Experiment zunächst einen Ausschnitt der Straßenkarte Londons mit Strukturen im Mikrometerbereich in eine Glasoberfläche. Durch Aufbringen einer zweiten Glasplatte entstand so ein Röhrensystem, das die Wissenschaftler mit Heliumgas füllten.

Um den kürzesten Weg zwischen zwei Punkten zu finden, legten die Forscher eine elektrische Spannung zwischen zwei Orten der Straßenkarte an. Dies führte zu einer elektrischen Entladung entlang der kürzesten Röhrenverbindung zwischen den beiden Punkten. Da eine elektrische Entladung in einem Heliumgas mit einer starken Fluoreszenz verbunden ist, konnte der auf diese Weise bestimmte optimale Weg durch das Aufleuchten des Gases entlang der Verbindungsstrecke mit einem Mikroskop bestimmt werden.

Die Wissenschaftler hoffen, mit ihrem System schon bald die kürzeste Verbindungsstrecke zwischen mehr als zwei Punkten einer Karte bestimmen zu können. Diese klassische Aufgabe ist in der Fachliteratur als das „Problem des Handlungsreisenden“ bekannt. Da der Rechenaufwand zur Bestimmung der optimalen Route exponentiell mit der Anzahl der Fixpunkte ansteigt, kann dieses Problem für viele Verbindungspunkte nur mittels Hochleistungscomputern gelöst werden. Ob der von dem Forscherteam entwickelte „Gas-Routenplaner“ jemals mit derartigen Computern konkurrieren kann, ist zwar fraglich ? das Konzept der Gasentladung in Mikrosystemen könnte der Meinung der Forscher nach allerdings vielfache Anwendungen finden.

Stefan Maier
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