Erster Transistor mit Hilfe von Viren hergestellt

Elektronische Bauelemente sollen sich zukünftig auch mit Viren konstruieren lassen. Entsprechende Versuche führten Wissenschaftler der Universität Stuttgart und der Technischen Universität Darmstadt erfolgreich mit dem Tabakmosaikvirus durch.
Bei diesem handelt es sich um eines der ältesten bekannten pflanzenpathogenen Viren. Seine Entdeckung markierte einst den Beginn der Virologie. Nun könnte es als Geburtshelfer für neuartige elektronische Bauteile in der Nanotechnologie erneut Geschichte schrieben, teilten die Forscher mit. Ihnen ist es gelungen, einen Feldeffekt-Transistor zu entwickeln, dessen Halbleiterschicht durch einen Biomineralisationsprozess auf dem Tabakmosaikvirus entsteht.

Ende des 19. Jahrhunderts erstmals als Krankheitserreger in Tabakkulturen beschrieben, hat das Tabakmosaikvirus (TMV) heute das Interesse der Nanotechnologen geweckt - wegen seiner Winzigkeit, Stabilität und definierten Struktur. "Wir erleben gerade eine Renaissance der Pflanzenviren", erklärte Christina Wege vom Biologischen Institut der Universität Stuttgart.

Mit Hilfe des Virus' konnten das Forscherteam neuartige aktive Nanostrukturen für Metalloxid-Halbleiter-Feldeffektransistoren (MOSFETs) schonend herstellen. Diese werden als Schalter und Verstärker für unzählige Anwendungen in der Digital- und Hochfrequenz-Elektrotechnik eingesetzt und sind typischerweise so klein, dass mehrere Millionen Einzeltransistoren auf einem einzigen Computerprozessor Platz finden.

Die Wissenschaftler erzeugten nun die Halbleiterschicht in den Transistoren mit Hilfe von Virus-Partikeln mit circa 300 Nanometern Länge und 18 Nanometern Durchmesser. Sie brachten diese auf zweilagige Silizium-Plättchen mit Elektroden auf und tauchten sie in eine Reaktionslösung, aus der sich halbleitendes Zinkoxid abscheiden konnte. Dabei zeigte sich, dass die strukturierte Virusoberfläche das Wachstum besonders feiner Zinkoxid-Kristalle bewirkte und regulierte.

Bereits bei 60 Grad Celsius bildete sich ein neuartiges TMV/ZnO-Verbundmaterial, das ohne Nachprozessierung schon die elektronische Transistoreigenschaft aufwies. Mit herkömmlicher Technik können anorganische Halbleitermaterialien meist erst bei Temperaturen über 200 Grad hergestellt werden. Analysen zeigten überdies, dass der neue Biotransistor den meisten Zinkoxid-Transistoren klar überlegen war - die TMV-Stäbchen unterstützten offensichtlich den Elektronentransport.

Als nächstes wollen die Projektpartner die Leistung der Biotransistoren weiter verbessern, sie miniaturisieren und an verschiedene Einsatzbereiche anpassen. In Darmstadt wird dafür die Anordnung der Transistorkomponenten aufeinander abgestimmt. In Stuttgart stellen die Pflanzenvirologen parallel dazu neue TMV-Oberflächenvarianten her, die Fabrikation und Betrieb optimieren sollen. Tabakmosaikvirus Tabakmosaikvirus
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