Klein ist fein in der Chip-Technik: Je mehr Bits auf eine Fläche passen, desto besser. Transistoren in Form einzelner Moleküle oder Kohlenstoffröhrchen, die nur wenige Nanometer - Millionstel Millimeter - lang sind, könnten da neue Dimensionen eröffnen. In der Tat haben Forscher auch schon ein solches Bauteil in einem Kohlenstoffröhrchen untergebracht. Nur wie sie die winzigen Röhrchen in Serie fertigen und mit der Außenwelt verdrahten können, haben sie bislang noch nicht herausgefunden.
"Wir müssen die Nano- und die Makrowelt zusammenbringen", sagte Matthias Werner in der vergangenen Woche auf der Namix-Tagung in Berlin. Er leitet bei der Deutschen Bank ein Expertenteam, das technologische Entwicklungen auf Ihren wirtschaftlichen Nutzen überprüft, und hat die Konferenz maßgeblich organisiert.
"Vielleicht müssen wir uns eine neue Denkweise angewöhnen", sagt Werner. Vielleicht lasse sich die künftige Nanoelektronik nicht so perfekt beherrschen wie die Mikroelektronik. "Darum müssen wir fehlertolerante Systeme entwickeln." Wenn nicht mehr alle Transistoren auf einem Chip funktionieren oder mit der Makrowelt verdrahtet sind, sondern nur noch ein Prozentsatz, könnten die Schaltkreise trotzdem weitaus kleiner sein als heutige Elemente.
Wie so ein fehlertolerantes Design aussehen soll, weiß indes noch niemand. Die Forscher arbeiten noch an Grundlagen der Chipproduktion. Zum Beispiel müssen die Transistoren in einem serientauglichen Verfahren ordentlich nebeneinander gelegt werden. Darum bereitet Venkat Rao von der Technischen Universität Stockholm aus den Nanopartikeln eine Tinte und druckt sie auf Metall, Papier oder Plastik. Und für die richtige Orientierung schaltet er ein elektrisches oder magnetisches Feld ein oder setzt auf die Schwerkraft, die die Tinte fließen lässt.
Die Probleme, Nanostrukturen mit der makroskopischen Welt zu verbinden, kennt auch Peter Vettiger. Er kann 400 Gigabit Daten auf einer Fläche unterbringen, die etwa so groß ist wie eine Briefmarke. Dazu drückt er eine Delle in einen Polymerfilm, wo eine Eins stehen soll. Bleibt der Film glatt, steht das für eine Null.
Der Schreib-Lesekopf dazu hat die Größe eines Baby-Fingernagels. Vettiger hat ihn Tausendfüßler getauft, denn das Gerät arbeitet mit mehr als tausend Armen. "Wir müssen jeden Datenpunkt aber auch wiederfinden", sagt Vettiger. Zwar gäbe es schon Sensoren, die eine Position auf fünf bis zehn Nanometer genau messen können: "Die sind aber nicht sehr stabil."
Doch selbst wenn ein solcher Mechanismus in einem Prototypen funktioniert, ist es zum marktreifen Produkt noch ein weiter Weg. "Am Ende brauchen wir Systeme, die von einer gewöhnlichen Tastatur zu steuern sind", sagt Volker Saile vom Forschungszentrum Karlsruhe.
Um die Probleme dabei zu verdeutlichen, erzählt er von der Arbeit eines Kollegen: Dieser misst mit zwei winzigen Spitzen den Widerstand einzelner Moleküle. "Winzig" bedeutet 100 Nanometer breit - plumpe Werkzeuge für ein Molekül, das gerade einmal einen Nanometer lang ist.