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Nature Photonics: Lichtquelle für schnellere Chips

Wellenleiter mit integrierten Kohlenstoff-Nanoröhren zur Umwandlung von elektrischen Signalen in Licht / schnellere Computerchips werden möglich / Veröffentlichung in Nature Photonics
Simulation: Umwandlung von elektrischen Signalen in Licht
Kohlenstoff-Nanoröhre über einem photonischen Kristall-Wellenleiter mit Elektroden. Die Struktur wandelt elektrische Signale in Licht. (Foto: WWU)

Weltweit wachsende Datenmengen lassen die herkömmliche elektronische Verarbeitung an ihre Grenzen stoßen. Die Informationstechnologie der Zukunft setzt deshalb auf Licht als Medium für schnelle Datenübermittlung auch innerhalb von Computerchips. Forscher unter Federführung des KIT haben nun gezeigt, dass sich winzige Röhrchen aus Kohlenstoff als On-Chip-Lichtquelle für die Informationstechnologie von morgen eignen, wenn man nanostrukturierte Wellenleiter nutzt, um passende Lichteigenschaften zu erhalten.

Im Großen ist die Nachrichtenübertragung durch Licht längst Alltag: Glasfaserkabel als Lichtwellenleiter übertragen zum Beispiel Telefon- und Internetsignale. Auf dem Weg, die Vorteile von Licht, also Geschwindigkeit und Energieeffizienz, künftig auch im Kleinen, auf der Ebene von Computerchips, nutzen zu können, sind Forscher am KIT dank Grundlagenforschung einen wichtigen Schritt zur Anwendung vorangekommen. Durch die Einbindung winziger Kohlenstoffröhrchen in einen nanostrukturierten Wellenleiter haben sie ein kompaktes miniaturisiertes Schaltteil entwickelt, das elektrische Signale in klar definierte optische Signale wandelt.

Am KIT wurde ein Prozess entwickelt, mit dem es möglich ist, die Nanoröhrchen gezielt in hochgradig komplexe Strukturen zu integrieren. Ihre Ergebnisse stellen die Wissenschaftler in "Nature Photonics" vor: Felix Pyatkov, Valentin Fütterling, Svetlana Khasminskaya, Benjamin Flavel, Frank Hennrich, Manfred M. Kappes, Ralph Krupke & Wolfram H.P. Pernice: Cavity enhanced light emission from electrically driven carbon nanotubes. Nature Photonics, DOI: 10.1038/NPHOTON.2016.70.

An dem Forschungsprojekt waren Ralph Krupke, der am Institut für Nanotechnologie des KIT und am Institut für Materialwissenschaft der TU Darmstadt forscht, Wolfram H.P. Pernice, der vor einem Jahr vom KIT an die Westfälische Wilhelms-Universität Münster wechselte, und Manfred M. Kappes, Institut für Physikalische Chemie und Institut für Nanotechnologie des KIT, federführend beteiligt. Gefördert wurde es durch das Programm Science and Technology of Nanosystems (STN) der Helmholtz-Gemeinschaf. Die Volkswagenstiftung finanzierte für das Forschungsprojekt eine Doktorandenstelle, darüber hinaus unterstützte die Hightech-Plattform Karlsruhe Nano Micro Facility (KNMF) das Vorhaben.

Ausführliche Informationen in der Pressemitteilung 059/2016.


afr, ae 19.04.2016