Das Tüfteln am Computer von morgen duldet kein Staubkorn
Von Thomas Zemp. Aktualisiert am 11.02.2012 3 Kommentare
Forschen im Reinraum: Tobias Süss arbeitet an der Technologie-Box Black Magic.
(Bild: Dominique Meienberg)
Die allerkleinste Weltkarte
IBM im Guinnessbuch der Rekorde
Die Forscher der IBM in Rüschlikon haben es ins Guinnessbuch der Rekorde
geschafft. Und zwar mit der kleinsten je hergestellten Weltkarte. Anschauen kann man diese nicht, dafür sie ist schlicht zu klein: Sie misst nur gerade 21 mal 11 Mikrometer, also 0,021 mal 0,011 Millimeter. Natürlich hat eine solche Karte für den Alltagsgebrauch nicht den geringsten Nutzen. Die Forscher wollten damit aber demonstrieren, wie extrem klein sie komplexe Strukturen darstellen können. (zet)
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Die Wissenschaftler von IBM (IBM 194.3 -0.91%) und ETH arbeiten mit schwarzer Magie. Denn die grosse schwarze Kiste, vor der ETH-Doktorand Tobias Süss im Reinraum des neuen Nanotechnologiezentrums der IBM in Rüschlikon sitzt, heisst Black Magic. Sie ist vollgestopft mit modernster Technik. Süss steckt in einem hellblauen Overall, der auch seinen Kopf bedeckt. Nur sein Gesicht schaut aus diesem Ganzkörperanzug heraus. Er stellt in seiner schwarzen Zauberkiste ein Röhrchen her, das etwa 1000-mal dünner ist als ein menschliches Haar. Dieses Kohlenstoff-Nanoröhrchen ist Teil seiner Doktorarbeit.
Im 90 Millionen Franken teuren Nanotechnologie-Zentrum der IBM forschen die Wissenschaftler an der Zukunft der Computertechnologie. Sie arbeiten mit allerkleinsten Strukturen, die mit einem normalen Mikroskop nicht mehr erkennbar sind. Um sie abbilden zu können, benötigen sie unter anderem die Hilfe eines Ionenstrahl-Mikroskops. Das alleine kostet eine Million Franken. Die Wissenschaftler in Rüschlikon betreiben Grundlagenforschung und verfolgen vor allem zwei Ziele: Die Computer der Zukunft sollen schneller werden, und sie sollen weniger Energie verbrauchen. Fortschritte sind mit der heutigen Technologie nur noch bedingt möglich. Dazu braucht es neue Materialien und neue Konzepte, die die Wissenschaftler in der Nanotechnologie finden wollen. So sollen Nanodrähte als Schaltelemente für Prozessoren dienen, die massiv weniger Strom verbrauchen. Die Forscher sprechen von einem eigentlichen Paradigmenwechsel beim Bau von Computerchips.
Wie Maus und Elefant
Weil die Forscher in Rüschlikon im Bereich von Millionstel Millimeter arbeiten, benötigen sie nicht nur eine saubere, sondern eine reine Umgebung: IBM hat darum im Mai 2011 zusammen mit der ETH einen 1000 Quadratmeter grossen Reinraum im Nanotechnologiezentrum eingerichtet. Dort stehen neben vielen anderen Gerätschaften Black Magic und das spezielle Mikroskop.
Im Reinraum können die Forscher verhindern, dass kleinste Dreckpartikel wie Staubkörner oder Haarschuppen die feinen Nanostrukturen zerstören. Denn trifft eine Haarschuppe auf eine Nanostruktur, ist das, als würde ein Elefant auf eine Maus treten.Damit die unerwünschten Dreckpartikel aus der Umgebungsluft nicht in den Reinraum gelangen, wird sie mit Partikelfiltern gesäubert, und zwar mehrfach, wie Roland Germann, Betriebsleiter des Nanozentrums, sagt. Die 1000 Quadratmeter sind in verschiedene Räume unterteilt, die je nach Verwendungszweck unterschiedlich rein sein müssen. Ein stetiger Überdruck sorgt dafür, dass von aussen keine Staubpartikel in die Räume gezogen werden. Im reinsten Raum gibt es rund 10'000-mal weniger Schmutzpartikel als in der normalen Umgebungsluft. Zudem stellt die Technik die Temperatur auf exakt 21 Grad und die Feuchtigkeit auf 45 Prozent ein.
Plastikoveralls und Latexhandschuhe
Der Reinraum muss jedoch nicht nur vor unreiner Luft geschützt werden. Die grössere Gefahr für eine Verschmutzung geht vom Menschen aus. Germann sagt, dass es am besten wäre, wenn gar nie ein Mensch den Raum betreten würde. Das ist in der Forschung – im Gegensatz zur industriellen Produktion – natürlich nicht möglich. Darum gelten für die Wissenschaftler strenge Regeln, wenn sie im Reinraum arbeiten.
Mit einem entsprechenden Badge können sie die Schleuse zum Reinraum betreten. Dort bleibt vorerst der grobe Dreck der Schuhsohlen am Boden kleben – auf einer Klebefolie, die täglich zweimal ersetzt wird. Wer regelmässig im Reinraum forscht, kann seinen eigenen, beschrifteten Overall überstreifen, der regelmässig gewaschen wird. Und spezielle Finken anziehen, die er nur im Reinraum tragen darf. Darf ausnahmsweise ein Besucher den Reinraum betreten, erhält er Plastiküberzüge für die Schuhe. Beim Anziehen des Overalls muss der Forscher aufpassen, dass die Ärmel den Boden nicht berühren, denn so würden die Bündchen Dreckpartikel aufnehmen. Und schliesslich sind Latexhandschuhe Pflicht, um das Experimentalmaterial nicht nur vor Partikeln, sondern auch vor Fett zu schützen.
Die Röhrchen kleben fest
Zehn bis fünfzehn Forscher würden momentan gleichzeitig im Reinraum arbeiten, aber kaum jemals einer für einen vollen Arbeitstag, sagt Betriebsleiter Germann. In dieser Umgebung stellen die Forscher die Nanostrukturen her. Dazu verwenden sie häufig sogenannte «Wafer». Das sind dünne Siliziumscheiben, eine Art Grundplatte, die lithografisch behandelt wird. Die darauf erzeugten Nanostrukturen sind fest auf dem Wafer gebunden und schweben nie frei in der Atmosphäre herum. Sie können deshalb weder für die Forscher im Labor noch für Leute ausserhalb des Zentrums gefährlich werden. Hat ein Forscher seine Strukturen hergestellt, nimmt er sie für detaillierte Untersuchungen in ein anderes Labor mit.
Noch ist der neue Reinraum nicht ausgelastet, sagt Germann. Von den 30 Millionen Franken, die für Gerätschaften und technische Ausstattung zur Verfügung stehen, wird der grösste Teil ein Jahr nach der Eröffnung investiert sein. Die weiteren Investitionen würden der Forschung angepasst, sagt er. Denn diese entwickle sich laufend weiter. Und das in einem rasanten Tempo. (Tages-Anzeiger)
Erstellt: 11.02.2012, 08:14 Uhr
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Danke für diesen spannenden Artikel, der zuversichtlich stimmt hinsichtlich der Schweizer Innovationskraft. Ist dies nicht das Labor, bei dessen Einweihung der Schweizer Forschungs- und Gesundheitsminister sich im 2011 weigerte, die notwendige Schutzkleidung zu tragen, aus "optischen" Gründen? Antworten
Guter Artikel, aber was nützt das unserer Wirtschaft? Es werden neue Technologien entwickelt und wenn das Zeug serienreif ist wird es ins Ausland verkauft. Die einzigen Arbeitsplätze die geschaffen werden sind für Forscher, Wissenschaftler usw. Da wir aber zuwenig von diesen Studierten haben werden die auch noch aus dem Ausland geholt. Was bleibt den da noch für uns übrig? Antworten
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