Einzigartiges Molekül macht kleinere, effizientere Computer möglich

Während Computer im vergangenen Jahrhundert noch ganze Räume füllten, passen leistungsstarke Geräte wie Smartphones heute in unsere Hosentasche.
Doch es wird immer schwieriger, Computer weiter zu verkleinern, weil sich Siliziumchips nur bis zu einer gewissen Grenze schrumpfen lassen.

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Forscher suchen daher nach alternativen Materialien zu Silizium, die Strom leiten können – und das idealerweise ohne den Einsatz von Metallen, wie sie derzeit verwendet werden. Dabei haben sie bestimmte Moleküle im Blick, die das können und die eine Metall-Alternative in Komponenten wie Chips, Transistoren und Sensoren sein könnten.

Organisches Molekül leitet Strom

Ein amerikanisches Forschungsteam hat kürzlich eine bahnbrechende Entdeckung gemacht: das erste organische Molekül, das Strom besonders effizient leiten kann. Es besteht hauptsächlich aus den natürlich vorkommenden Elementen Kohlenstoff, Schwefel und Stickstoff.

2 Jahre lang untersuchte das Team im Labor, ob die Moleküle stabil sind und wie es um ihre elektrische Leitfähigkeit steht. „Unsere Arbeit ist der erste Beweis dafür, dass organische Moleküle Elektronen über mehrere Dutzend Nanometer ohne Energieverlust transportieren können“, erklärte der Physiker Kun Wang in einem Blogbeitrag der University of Miami.

Mit ihrem Molekül ließen sich organische „Drähte“ entwickeln, mit denen deutlich kleinere Computer gebaut werden könnten als mit heutigen, metallischen Komponenten. „Was an unserem molekularen System einzigartig ist, ist, dass Elektronen durch das Molekül wie ein Projektil ohne Energieverlust wandern – das ist theoretisch der effizienteste Weg des Elektronentransports in jedem Materialsystem“, so Wang. 

Ideale Eigenschaft für Quantencomputer

Die Entdeckung könnte nicht nur zur Verkleinerung von Computern beitragen, sondern auch ganz neue Funktionen ermöglichen, die mit siliziumbasierten Chips bisher nicht denkbar waren.

Wang denkt dabei auch an die Quantenwissenschaft, die von den besonderen Eigenschaften des Moleküls profitieren könnte: „Die extrem hohe elektrische Leitfähigkeit, die wir in unseren Molekülen beobachten, ist das Ergebnis einer faszinierenden Wechselwirkung der Elektronenspins an den beiden Enden des Moleküls“, erklärte er. „In Zukunft könnte man dieses molekulare System als Qubit verwenden – eine grundlegende Einheit in der Quanteninformatik.“

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Die Forscher sind überzeugt, dass sich mit diesem Molekül leistungsfähigere, effizientere und kleinere Computerkomponenten entwickeln lassen – ohne dass dadurch zusätzliche Kosten entstehen würden.