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  • 28. Februar 2012

    Binnig and Rohrer Nanotechnology Center bei IBM Research Zürich – Interview mit Dr. Roland Germann

    IBM Research – Zürich und die ETH Zürich betreiben auf dem IBM Campus in Rüschlikon in der Schweiz ein gemeinsames, hochmodernes Forschungszentrum für Nanotechnologie. Das Binnig and Rohrer Nanotechnologie-Center bildet das Herzstück einer strategischen Partnerschaft in Nanowissenschaften. Gearbeitet wird unter anderem auch in speziell für die Mikro- und Nanofabrikation ausgelegten Reinräumen. Darin wird der Einfluss störender Partikel auf ein tolerierbares Minimum reduziert. Wir haben nachgefragt.

    IBM Research Zürich

    Forschungszentrum für Nanotechnologie bei IBM im schweizerischen Rüschlikon (Foto: IBM - Research Zürich)

    Im 90 Millionen US Dollar teuren Forschungszentrum für Nanotechnologie bei IBM im schweizerischen Rüschlikon dreht sich alles um neuartige Strukturen und Bauteile für künftige Elektronik- und Informationstechnologien. Immerhin befindet sich die Zukunft der Computer-Technologie im Wandel. Es geht um Fortschritt und dafür werden grundlegend neue Technologien und Ansätze erforscht. Zukunftsweisende Konzepte müssen her und innovative, moderne Materialien entwickelt werden. Schließlich sollen Computer Daten noch schneller verarbeiten und ganz im Sinne des Umweltschutzes weniger Energie verbrauchen. Profitieren werden von den Neuentwicklungen praktisch alle Branchen. Im Gespräch mit Dr. Roland Germann, Manager und Betriebsleiter des Binnig and Rohrer Nanotechnology Centers bei IBM Research – Zürich.

    Dr. Roland Germann

    Dr. Roland Germann (Foto: IBM Research - Zürich)

    Herr Dr. Germann, seit wann ist das Forschungszentrum Nanotechnologie in Rüschlikon in Betrieb?

    Wir haben das Zentrum im Mai 2011 gemeinsam mit unserem strategischen Partner, der ETH Zürich, im Kreis von 700 Gästen aus Wissenschaft, Industrie und Politik eröffnet. Natürlich ist ein so hochspezialisiertes Forschungszentrum nicht auf Knopfdruck voll im Betrieb. Viele der insgesamt 50 geplanten Geräte im Reinraum sind hochkomplex. Installation, Test und Inbetriebnahme benötigen Zeit, bevor Sie dann für die eigentliche Forschung genutzt werden können.

    Die Geräteinstallation, die Ausbildung der Benutzer und der generelle Betrieb des Reinraums bilden momentan den Arbeitsschwerpunkt meines Teams. Rund ein Jahr nach der Eröffnung sind etwa zwei Drittel der Geräte betriebsfähig und die Benutzung des Reinraums durch ETH Zürich und IBM wird langsam hochgefahren.

    Wissenschaftler und Ingenieure der ETH Zürich und von IBM arbeiten hier an gemeinsamen oder eigenen Projekten. Wie viele Mitarbeiter befassen sich hier mit Forschung und Entwicklung und welche Forschungsprojekte stehen derzeit besonders im Fokus?

    Die ETH Zürich siedelt vier Professuren mit ihren Teams im Nanotechnology Center an. Einige davon sind bereits ganz oder teilweise vor Ort am Forschen. Für das IBM Forschungslabor ist das neue Zentrum eine Erweiterung der bisherigen Möglichkeiten und wird von allen Gruppen im Bereich der Nanotechnologie-Forschung – bei Bedarf – benutzt.

    Dr. Roland Germann

    Dr. Roland Germann ist Manager und Betriebsleiter des Binnig and Rohrer Nanotechnology Centers (Foto: IBM Research - Zürich)

    Im Fokus für die IBM stehen dabei Projekte wie die Erforschung von halbleitenden Nanodrähten für zukünftige Schaltelemente, die Spintronik, Wellenleiter für die optische Datenübertragung in Computersystemen, flüssiggekühlte 3D-Chips, neuartige Nanofabrikationsverfahren oder auch zukünftige Speicherbausteine.

    Im Mittelpunkt stehen vor allem auch Entwicklungen, die Computer hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit und Schnelligkeit, aber auch dem Energieverbrauch widmen. Ist dahingehend mit spektakulären Ergebnissen in der Zukunft zu rechnen?

    Der Energieverbrauch wird für zukünftige Computer ein ganz wichtiges Kriterium, zumal heutige Chiptechnologien zum Beispiel an physikalische Limitationen stoßen und die klassische Skalierung nach Dennard nicht mehr in gleicher Manier weitergetrieben werden kann.

    Es braucht neue Materialien und Bauelementstrukturen, um auch künftig die Leistungsfähigkeit und die Energieeffizienz zu steigern. Bei Strukturen unter 100 Nanometern erreicht man das Regime quantenphysikalischer Effekte. Bei solch kleinen Dimensionen treten neuartige Phänomene auf, die experimentell noch nicht gänzlich erforscht und verstanden sind. Hier wird es wohl noch einige Überraschungen und faszinierende Erkenntnisse geben.

    Die Wissenschaftler befassen sich auch mit der Entwicklung neuer nanoelektronischer Bauelemente und Bauelemente-Architekturen sowie deren Fertigungsverfahren?

    Genau. Beide Aspekte sind wichtig. Wir erforschen etwa zukünftige Bauelemente auf Basis von so genannten Nanodrähten. Nanodrähte sind extrem dünne quasi eindimensionale, zylindrische Strukturen – mehr als 1000-mal kleiner als ein menschliches Haar. Sie ermöglichen eine optimale elektrostatische Kontrolle des Transistorkanals.

    Ziel der Forscher ist es nun, Nanodraht-Transistoren zu bauen, die sehr viel effizienter im Betrieb sind und im Standby nahezu keinen Strom verbrauchen. Damit könnte der so genannte „Null-Watt-PC“ – ein Computer der im Standby einen vernachlässigbar kleinen Energieverbrauch aufweist – Realität werden.

    Reinraum IBM Rüschlikon

    Reinraum im IBM Forschungszentrum Rüschlikon (Foto: IBM Research - Zürich)

    Daneben wird an noch revolutionäreren Ansätzen für die Computerlogik geforscht, etwa der Spintronik oder der Idee, Moleküle mit einer Größe von nur ein- bis zwei Nanometern als Schaltelemente für Computerchips einzusetzen.

    Nano-Fertigungsverfahren bilden einen weiteren wichtigen Schwerpunkt, denn die kommerzielle Umsetzung neuer Nanotechnologien ist in großem Masse abhängig von der Verfügbarkeit von präzisen und effizienten Herstellungsmethoden. Bestehende Verfahren, wie die optische Lithografie, stoßen bei den immer kleineren Strukturen zunehmend an ihre Grenzen. Unsere Forschungsgruppen arbeiten etwa an neuen AFM-basierten Nanofabrikationsmethoden. Ein anderes Verfahren nutzt so genannte Bottom-up-Prozesse aus: Zum Beispiel ein spezielles Nanodruckverfahren, um kleinste Nanoteilchen gezielt und effizient in Mustern auf einem Substrat aufzubringen. Weiterlesen Teil 2

    Das Interview führte Ursula Pidun

     


    (Alle Fotorechte IBM Research – Zürich; Animation Sauberkeit & Reinraum)
     

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    Verfasst von Ursula Pidun

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