Forschung an optischer Signalverarbeitung

Eine praktische Anwendung in der Nanotechnologie ist die Signalverarbeitung in logischen Strukturen. Bisher läuft sie mit elektrischen Signalen, doch hier lässt sich die Geschwindigkeit nicht mehr steigern. Damit Computer trotzdem immer schneller arbeiten können, muss ein Ersatz für die elektrischen Signale her. Eine Möglichkeit wäre der Einsatz von Photonen, den Quanten der elektromagnetischen Strahlung.

Damit diese so genannte optische Signalverarbeitung funktioniert, müssen auf den Oberflächen der Bauteile Strukturen aufgebracht werden, die Photonen aufnehmen und abgeben können. Welche Materialien sich dafür eigenen, untersuchen derzeit Physiker der TU Chemnitz. „Präparation und Charakterisierung ein- und zweidimensionaler optisch aktiver Nanostrukturen mittels Rastersondenlithographie“ heißt ihr Projekt.

Mit dem Geld der DFG wird u. a. ein Rasterkraftmikroskop finanziert. Damit sollen sich Oberflächen mittels Nanolithographie bearbeiten lassen. Bei diesem Verfahren wird auf eine sehr glatte Oberfläche – die Chemnitzer Forscher arbeiten mit Silizium – eine dünne organische Schicht aufgebracht. Sie verhindert, dass das Silizium mit dem Luft-Sauerstoff oxidiert. Anschließend fährt die nanometerfeine Spitze des Rasterkraftmikroskops über die Oberfläche. Legt man eine Spannung an sie an, so wird genau an dieser Stelle Sauerstoff durch die organische Schicht transportiert.

Erreicht der Sauerstoff das darunter liegende Silizium, oxidiert dieses zu Siliziumoxid. An diese Siliziumoxidstrukturen auf der Oberfläche binden die Wissenschaftler in einem weiteren Schritt einen in Wasser gelösten, optisch aktiven Farbstoff. Er lässt sich durch Laserlicht anregen und leuchtet. Dieses Leuchten kann so genau gesteuert werden, dass es als optisches Signal dienen kann. (dsc)