Extrem sparsame Kohlenstoff-Schaltkreise werden jetzt realistisch

Auch Kohlenstoff ist ein heißer Kandidat, um in elektronischen Schalt­krei­sen das allgegenwärtige Silizium mit enormen Vorteilen zu ersetzen. Es mangelte allerdings an einigen Kettengliedern für die Herstellung - doch das könnte sich nun ändern. Entsprechende Schaltkreise werden aus Leitern gebaut, die wie metallische Verbindungen funktionieren, aber eben aus einem Kohlenstoff gemacht sind. Aus diesen lassen sich dann Transistoren und entsprechend Chips fertigen, die sehr leistungsfähig und extrem strom­spa­rend sind. Das besagte zumindest die Theorie, die sich auf die bisherigen wissen­schaft­li­chen Erkenntnisse stützte.

An der University of California, Berkeley, schaffte man es nun allerdings tatsächlich, die Ba­sis-Komponenten von Kohlenstoff-Schaltkreisen zu komplettieren. Diese Leitungen be­ste­hen aus so genannten Graphen-Nanoribbons, das sind sehr schmale Streifen aus dem zwei­di­men­sio­na­len Graphengeflecht, aus denen sich gut Schaltkreise konstruieren lassen. Im Ge­gen­satz zu Graphen, das man inzwischen recht gut synthetisieren kann, war die Strei­fen­form bisher ziemlich kompliziert zu bauen - was sich aufgrund der jüngsten Forschungs­erfolge aber ändert.

Ewige Laufzeit

Natürlich wurde auch versucht, die Nanoribbons durch andere Graphen-Strukturen zu ersetzen - beispielsweise durch die bekannteren Koh­len­stoff-Nanoröhrchen. Das funktioniert al­ler­dings nicht besonders gut, da diese nicht so zu­ver­läs­sig metallische Eigenschaften an­neh­men. Und diese werden gebraucht, um die halb­lei­ten­den Kohlenstoff-Strukturen miteinander zu ver­bin­den und funktionierende Schaltkreise zu bauen.

Die Forscher, die mit Hochdruck an Kohlenstoff-Elektronik arbeiten, haben es vor allem auf die enormen Potenziale beim Energiesparen abgesehen. Bei gleicher Leistung benötigen die Schaltungen extrem viel weniger Energie als der klassische Silizium-Chip, da die Ladungen im Kohlenstoff äußerst effizient geleitet werden. Würde man Smartphones komplett auf dieser Grundlage konstruieren können, wären Akkulaufzeiten im Monatsbereich nicht unrealistisch.

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