Forscher messen Kraft zum Verschieben eines Atoms
Atome nicht nur gezielt bewegen, sondern diese Bewegung nun auch im Detail untersuchen zu können, ebnet nach Ansicht von Wissenschaftlern von IBM und der Universität Regensburg den Weg zu neuartigen Computerarchitekturen.
- Angela Meyer
Wissenschaftler von IBM und der Universität Regensburg haben erstmals exakt die winzige Kraft gemessen, mit der sich ein einzelnes Atom auf einer Oberfläche bewegen lässt. Wie sie in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Science berichten, muss man für die Bewegung eines Kobaltatoms auf einer flachen Platinoberfläche eine Kraft von exakt 210 Pikonewton ausüben, während auf einer Kupferoberfläche sogar 17 Pikonewton ausreichen. Um eine 2-Eurocent-Münze mit einem Gewicht von drei Gramm anzuheben, sei dagegen eine Kraft von 30 Milliarden Pikonewton notwendig. Die Wissenschaftler maßen in ihren Experimenten nicht nur einzelne Kräfte, sondern untersuchten auch, wie Unterlage und Atom sich gegenseitig beeinflussen. Dies sei ein wissenschaftlicher Durchbruch, der wichtige Erkenntnisse für die Entwicklung von Nanobauelementen und Nanoelektronik liefere – etwa für künftige Computerchips oder miniaturisierte Speicher.
Mit der zunehmenden Miniaturisierung geraten die bisherigen Techniken in absehbarer Zeit an unüberwindbare physikalische Grenzen. Ähnlich wie vor Jahrzehnten für den Bau gewagter Brückenkonstruktionen zunächst genaue Kenntnisse über Materialeigenschaften, auftretende Kräfte und deren Zusammenspiel gewonnen werden mussten, benötige die Forschung nun für die Entwicklung neuartiger Computerarchitekturen und Herstellungsprozesse, die auf Strukturen aus nur wenigen Atomen beruhen, noch tiefergehendes grundlegendes Wissen über die Vorgänge und Zusammenhänge unmittelbar auf der atomaren Ebene.
Nachdem der IBM-Wissenschaftler Don Eigler 1989 erstmals die gezielte Manipulation einzelner Atome mit atomarer Präzision demonstriert hat, indem er aus 35 Xenon-Atomen die Buchstaben I-B-M bildete, hofft Andreas Heinrich, leitender Forscher im Rastertunnelmikroskopie-Labor am kalifornischen IBM Forschungszentrum nun, dass die jetzt vorgestellte Fähigkeit, die dabei auftretenden Kräfte zu messen, den Übergang der Nanotechnik von der Forschung in die Welt der Ingenieure deutlich voranbringen könnte: "Wir möchten die Grundlagen für die Zukunft der IT schaffen – für jene Unternehmung, die eines Tages ‚IBM Nanokonstruktion’ genannt werden könnte." (anm)
