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Forschung

Sparsame Elektronik der Zukunft

Montag, 19. April 2010

TU-Physiker sind an 24,5-Millionen-Dollar-Projekt in den USA beteiligt

Labor zur Überprüfung nanophotonischer Bauteile an der TU Berlin
Lupe

Die internationale Wissenschaft hat dem rapide steigenden Stromverbrauch in der Elektronik den Kampf angesagt. Ende Februar bewilligte die amerikanische National Science Foundation (NSF) die Einrichtung von fünf neuen Wissenschafts-und-Technologie-Zentren. An einem davon, das auf die Entwicklung innovativer Verfahren zur Reduzierung des massiven Strombedarfs von elektronischen und photonischen Bauteilen zielt und das mit 24,5 Millionen US-Dollar gefördert wird, ist als einer von drei internationalen Partnern das Institut für Festkörperphysik der TU Berlin unter Leitung von Prof. Dr. Dieter Bimberg beteiligt.

Das ambitionierte neue Zentrum wird an der University of California in Berkeley bei Professor Eli Yablonovitch angesiedelt sein. Es wird eng mit mehreren amerikanischen Instituten zusammenarbeiten, unter anderem mit dem Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston. Es basiert auf einem der fünf Vorschläge, die in einem aufwändigen Verfahren, an dem rund 100 Programm-Direktoren der gesamten NSF beteiligt waren, aus ursprünglich 247 Anträgen ausgewählt wurden.

In den fünf neuen Wissenschafts-und-Technologie-Zentren (STCs) sollen Weltklasseteams vereint werden, die komplexe Probleme der Zukunft bewältigen sollen. Die NSF in Arlington, Virginia, ist die größte Forschungsförderungseinrichtung der US-Regierung. Sie unterstützt Forschung und Bildung auf allen Feldern der Wissenschaften, außer der Medizin. Mit ihrem jährlichen Budget von fast sechs Milliarden Dollar ist sie die größte unabhängige Drittmittelgeberin für Grundlagenforschung an Hochschulen in den USA.

"Center for Energy Efficient Electronics Science" (E3S) wird das neue Center heißen, an dem die TU Berlin beteiligt ist. Es wird sich der Herausforderung widmen, die Energieeffizienz elektronischer Informationsprozesse zu steigern. In den letzten Jahren stieg der Stromverbrauch in der Elektronik dramatisch an. Wissenschaftler erwarten, dass sich dieser Trend fortsetzt, wenn es keine entscheidenden Veränderungen des Energiebedarfs bei den grundlegenden Bauelementen gibt. E3S wird nach Konzepten und wissenschaftlichen Grundlagen suchen, die es Bauelementen mit einem Stromverbrauch von nur wenigen Milliwatt ermöglichen, herkömmliche und vergleichsweise "energiefressende" elektronische und optoelektronische Module zu ersetzen, zum Beispiel in zukünftigen Servern.

"Wir sind sehr stolz, dass unsere Forschungsleistungen insbesondere auf dem Gebiet der Nanostrukturen und Quantenpunkte, mit der Entwicklung von Nanoflash-Speichern und Einzelquantenpunkt-Lasern, durch die Beteiligung an einem so renommierten Projekt eine derartige internationale Anerkennung findet", erklärt Professor Dieter Bimberg. "Unser Institut wird mit seiner Expertise in der Herstellung, Charakterisierung und Modellierung von Nanostrukturen und in der Herstellung nanophotonischer Bauelemente zum Gelingen des STC beitragen. Mit gemeinsamer Anstrengung werden wir den Stromverbrauch in der Elektronik um ein Millionenfaches senken können." Um dieses hohe Ziel zu erreichen, können die TU-Forscher unter anderem auch auf die Kompetenz von mehr als 100 Wissenschaftlern zurückgreifen, die im TU-Sonderforschungsbereich "Halbleiter-Nanophotonik: Materialien, Modelle, Bauelemente" zusammengeschlossen sind. Integriert in den 2008 eingerichteten Sfb ist ein Graduiertenkolleg, welches jungen Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern damit die Möglichkeit gibt, in ambitionierten nationalen und internationalen Programmen zu arbeiten.

Patricia Pätzold / Quelle: "TU intern", 4/2010

TU-Physik: 2,2 Millionen Euro und Pionierexperimente

/stt/ Mitte März gab die Deutsche Forschungsgemeinschaft die 2,2-Millilonen-Euro-Förderung einer neuen Forschergruppe im Bereich der Nanowissenschaften unter Leitung der TU Berlin bekannt. Der Verbund will die elektronischen und optischen Eigenschaften von Nanoteilchen und kleinen molekularen Aggregaten aus Kohlenstoff und Silizium gezielt verändern. Damit wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Charakteristika von Nanostrukturen weiter aufklären, um Bausteine für neuartige Materialien mit einzigartigen optischen und elektronischen Eigenschaften zu identifizieren. Zu der neuen DFG-Forschergruppe gehören Teams aus den Instituten für Optik und Atomare Physik sowie für Festkörperphysik der TU Berlin. Sprecher ist TU-Professor Dr. Thomas Möller. Sein Team konnte Anfang des Jahres einen besonderen Erfolg verbuchen: In einem Pionierexperiment konnten einzelne Nanopartikel mit den Röntgen-Lichtblitzen der zwei Kilometer langen "Linac Coherent Light Source" (LCLS) abgebildet werden. Die LCLS in Stanford, Kalifornien, ist seit letztem Jahr der mit Abstand stärkste Röntgenlaser der Welt. Die Blitze, die er erzeugt, sind millionenfach intensiver als die der bisherigen Röntgenquellen. Erstmals sind in den Bildern Details sichtbar, die einer Auflösung im Bereich einiger millionstel Millimeter bedürfen. Die Forscher gewinnen damit Einblicke in die Struktur einzelner "Cluster" winziger Nanoteilchen, in diesem Fall bestehend aus Tausenden von Xenon-Atomen. Zum Beispiel kann damit zukünftig die Architektur einzelner Viren oder Proteine aufgeklärt werden.

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