Neue Generation von Molekülcomputern
In der Entwicklung superschneller Computer auf molekularer Basis setzte der Chemiker James La Clair einen großen Schritt. Er schuf ein Molekül, das bei Anwesenheit von Stickstoff fluoresziert, bei CO2 allerdings nicht. Es lässt sich sozusagen mit diesen Gasen an- und abschalten.
"Ein molkularer Schalter dieser Art ist neu, denn er wird von in der Atmosphäre vorkommenden Gasen gesteuert. Diese Entdeckung liefert einen Durchbruch in der Entwicklung zukünftiger elektronischer Systeme", erzählt James La Clair.
Das Molekül mit dem Namen SENSI schaut wie Reihen von Rädern aus, die sich ausrichten, wenn sie sich drehen. Sobald sie ausgerichtet sind, beginnen sie zu fluoreszieren. In Anwesenheit von Stickstoff springt das Molekül in den "An"- bzw. fluoreszierenden Zustand. Wird der Stickstoff durch CO2 ersetzt, rutscht das Molekül in den "Aus"- bzw. nichtfluoreszierenden Zustand.
Der fluoreszierende Schalter
Um Moleküle zum Fluoreszieren zu bringen, verwendete James La Clair einen Lasertrahl. Das stimulierte die Moleküle, die sich im "An"-Zustand befanden, also fluoreszierten, zur Abgabe eines Lichtphotons. Dieses Photon spürte La Clair mittels eines speziellen Siliziumdetektors auf, der einzelne Photonen erkennt.
Im Vergleich zu La Clair bestanden die von anderen Forschergruppen entwickelten molekularen Schalter aus einer großen Gruppe von Molekülen, deren Verhalten nur in der Masse zu beobachten waren.
Molekulare Schalter
Der entscheidenden Vorteil von La Clair, der früher eng mit dem "Scripps Research Institute" in Kalifornien zusammenarbeitete, waren seine Beobachtungen über die Veränderungen innerhalb eines Moleküls - was potenziell die Entwicklung von superkleinen Computern auf molekularer Basis ermöglicht.
Auf dem Weg zum Molekülcomputer gibt es allerdings noch einige Probleme technischer Art zu lösen. Um jenen molekularen Schalter zu betätigen, muss zuerst ein Ballon mit Gas gefüllt, dieses dann evakuiert und der Ballon erneut mit einem anderen Gas gefüllt werden. Doch La Clair ist überzeugt, dass es möglich ist, mikroskopisch kleine Vorrichtungen mittels molekularer Schalter zu bauen, die individuell durch winzige Gasmengen an- und abgeschaltet werden können.
Computer auf molekularer Basis finden zunehmendes Interesse, da die Computerindustrie mit den herkömmlichen Siliziumchips an molekulare Grenzen stößt. Der Grund dafür liegt in den Prozessen, die verwendet werden, um Schaltkreise ins Silizium zu ätzen. Diese werden durch die Wellenlänge des Lichts bergrenzt. Forscher haben mittlerweiler Leiterbahnen, logic gates und Schalter auf molekularer Grundlage entwickelt, die neue Perspektiven für die Computer der Zukunft liefern.
Molekulare Computer