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Wuppertaler Forscher liefern Material für ersten optischen ultraschnellen Transistor

Mit welchen Technologien lässt sich die Informationsverarbeitung in Zukunft noch weiter beschleunigen? Zu dieser Frage lieferte die Arbeitsgruppe Makromolekulare Chemie der Bergischen Universität um Prof. Dr. Ullrich Scherf nun einen wichtigen Beitrag: In Zusammenarbeit mit den Kooperationspartnern IBM Research Lab Zürich sowie dem Skolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech) in Moskau entwickelten die Wuppertaler den ersten optischen ultraschnellen Transistor für den Betrieb bei Zimmertemperatur. Die Ergebnisse griff nun auch das renommierte Fachjournal Nature Photonics in seiner aktuellen Ausgabe auf.

Prof. Scherf und sein Team forschen an der Uni Wuppertal im Bereich der Materialwissenschaften und der Chemie von Funktionspolymeren – also chemischen Verbindungen, die aus vielen identischen, zu einer Kette aufgereihten Struktureinheiten bestehen. Ein Schwerpunkt liegt dabei auch auf organischen, halbleitenden Polymermaterialien. Deren Eigenschaften nutzten die Projektpartner nun bei der Entwicklung eines rein optischen Transistors.

Herkömmliche Transistoren sind elektronische Bauelemente der Mikroelektronik zum Steuern von Stromfluss bzw. Spannung und stellen für heutige Computer die grundlegenden Bausteine dar. Rein optisch arbeitende Bauelemente zur Manipulation von Signalen könnten in Zukunft eine viel schnellere Informationsverarbeitung ermöglichen als heute gebräuchliche Transistoren. Sie wären damit als Bausteine von Quantencomputern geeignet, in denen Experten eine vielversprechende Form zukünftiger Computertechnologie sehen. Die Herausforderung bisher: Derartige rein optische Komponenten sind schwierig zu realisieren – geforscht wird dazu seit rund 50 Jahren.

Um ein optisches Signal mit einem anderen optischen Signal zu schalten oder zu verstärken, d.h. einen rein optischen Transistor zu realisieren, wurden nun von der Wuppertaler Arbeitsgruppe bereitgestellte, halbleitende Funktionspolymere als sehr dünne Schicht (35 Nanometer) zwischen zwei reflektiven Spiegeln in einem Mikroresonator – einer Art Lichtsammler – eingeschlossen und zum Aufbau von optischen Transistoren verwendet. „Es ist uns gemeinsam mit den Schweizer Kollegen um Dr. Rainer Mahrt und dem Skoltech-Team unter Leitung von Prof. Pavlos Lagoudakis gelungen, Rekordwerte für ein schnelles Schalten von Signalen und ihre optische Verstärkung zu erreichen – das alles bei Raumtemperatur. Die Resultate stellen einen vielversprechenden Zugang zu rein optischen Bauelementen dar“, fasst Prof. Scherf den Erfolg zusammen.

Von der Wertigkeit dieses Forschungsfortschritts zeugt auch die Publikation der Ergebnisse in der aktuellen Juni-Ausgabe des Fachjournals Nature Photonics: https://www.nature.com/articles/s41566-019-0392-8

Weitere Informationen: https://www.pro-physik.de/nachrichten/erster-optischer-ultraschneller-transistor-fuer-den-betrieb-bei-zimmertemperatur

Kontakt
Prof. Dr. Ullrich Scherf
Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften
Arbeitsgruppe Makromolekulare Chemie
Telefon 0202/439-3871
Mail scherf{at}uni-wuppertal.de