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Nanoantenne für schnellere Datenübertragung im Chip

10.01.2020 | 13:29 Uhr | Peter Müller

Der Weg zum optischen Computer ist noch weit, doch ist es Würzburger Forschern gelungen, Daten per Infrarotlicht in Prozessoren zu übertragen.

Sie älteren unter uns erinnern sich noch an die Fernsehantennen, die früher auf jedem Hausdach standen – tempi passati. Die Geometrie der nach ihren Konstrukteuren Yagi-Uda-Antenne genannten Vorrichtung könnte aber bald ihr Comeback feiern, auf eine Größe von wenigen Nanometern reduziert, aus Gold gefertigt und zum Empfang und Versand von Infrarot- statt Radiowellen geeignet. Denn Forscher der Universität Würzburg haben in einem Versuch gezeigt, dass sie mit ihrer Konstruktion in Computerchips die Bewegung von Ladungsträger in Licht umwandeln können. Auf Chips müsste dann weniger Strom fließen, stattdessen würden Informationen per Licht übertragen, berichtet BR24.de von den im Fachjournal "Nature Communications" veröffentlichten Ergebnissen. Damit würden Chips nicht nur schneller, sondern auch effizienter, da weniger Abwärme entsteht. Auch Bildschirme mit völlig neuartigen Funktionen seien mit dem Licht der Richtantennen im Nanoformat denkbar.

Die Yagi-Uda Antenne für Infrarotlicht funktioniere ähnlich der aus dem Radiobereich bekannten Antennten, erklärt Dr. René Kullock, aus Nano-Optik-Gruppe in Würzburg in einer Pressemeldung der Universität . Einer Wechselspannung regt im Metall Elektronen zum Schwingen an, die Antenne emittiert elektromagnetische Wellen. „Im Falle einer Yagi-Uda-Antenne geschieht dies jedoch nicht in alle Richtungen gleichmäßig, sondern durch die gezielte Überlagerung der abgestrahlten Wellen mit Hilfe spezieller, sogenannter Reflektor- und Direktorelemente“, erkäutert Kullock. „ Dadurch kommt es zu konstruktiver Interferenz in einer Richtung und zu Auslöschung in allen anderen Richtungen.“

Die Herstellung ist aber recht komplex, die Forscher beschossen Gold mit Gallium-Ionen und frästen so die Antennenform und die Anschlüsse aus dem Goldkristall. Ein nur einen Nanometer breiter Spalt zwischen zwei Drähten der Konstruktion ist so schmal, dass Elektronen aufgrund von Quanteneffekten zwischen beiden Elementen "tunneln" konnten, was die Konstruktion zum Schwingen und damit zum Abstrahlen von gerichtetem Infrarotlicht brachte (siehe Aufmacherbild).

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