Goldklümpchen für schnelle Computerspeicher

Wissenschaftlern der Universität Essen ist es gelungen, regelmäßige Nanostrukturen aus Gold-55-Clustern zu bilden. Die mikroskopischen "Goldklümpchen" könnten als winzige Einzelelektronen-Speicher für den Bau neuer Speicherchips verwendet werden. Für diese Entdeckung werden die beiden Chemiker Monika Bäumle und Norbert Beyer am heutigen 18. Mai 2000 mit dem Förderpreis des Industrie-Clubs Düsseldorf und des Wissenschaftszentrums Nordrhein-Westfalen ausgezeichnet. Dieser Preis ist mit 20.000 Mark dotiert.

Normalerweise leitet Gold elektrischen Strom sehr gut. Doch je kleiner Ansammlungen von Gold werden, in desto stärkerem Maße verhalten sich diese so genannten Cluster wie elektrische Speicher. Sie können einzelne Elektronen aufnehmen und so lange speichern, bis eine elektrische Spannung sie wieder "heraussaugt". Gebilde wie solche Nanocluster werden auch als Quantenpunkte bezeichnet. Aufgrund der angedeuteten Eigenschaften sind sie die idealen Anwärter für molekulare Schalter: Transistoren in Nanometer-Größe.

Die regelmäßige Anordnung der Goldcluster erreichten die Wissenschaftler, indem sie das Prinzip der Selbsorganisation ausnutzten: Sie hielten eine mit einem Spezialkunststoff beschichtete leitfähige Unterlage in eine goldhaltige Lösung und beobachteten unter dem Elektronenmikroskop, dass sich die Goldkügelchen darauf wie Murmeln auf dem Boden einer Schachtel anordneten. Damit die winzigen Goldklümpchen nicht mit anderen Artgenossen zu größeren Gebilden verkleben, ist jedes von ihnen mit einer dünnen Kunststoffhülle umgeben. Sie besteht aus vernetzten Säuremolekülen und wirkt auch als elektrische Isolation. Der geeignete Kunststoff der Unterlagenbeschichtung lässt die Moleküle der Schutzhülle mit dem Untergrund optimal reagieren. Unterstützt wird die selbsttätige Platzsuche dadurch, dass der gefundene Trägerkunststoff offenbar genau passende molekülgroße Furchen aufweist, die die Goldteilchen bei ihrer Positionssuche leiten. Derart in Reih und Glied angeordnet, kann das Quantenpunktmuster über eine Nanoelektrode gezielt mit Elektronen beschrieben werden. Gelingt es, mit dieser Methode Speicherbausteine zu bauen, ist eine millionenfach höhere Speicherdichte als bei bisherigen Techniken zu erwarten – und das bei Schaltzeiten, die um mehrere Größenordnungen unter den heutigen liegen. (wst)