Nano Elektronik
Seit einigen Jahren werden mikroelektronische Strukturen immer kleiner, um höhere Leistung zu geringeren Kosten zu erzielen. Die Nano Elektronik stellt ein Element der Elektronik dar, das sich mit der Entwicklung und Produktion von miniaturisierten Schaltungen beschäftigt. Nano steht dabei für die Längenmaßeinheit Nanometer, mit der sich dieser Forschungszweig beschäftigt.
Der Übergang zwischen Mikro- und Nanoelektronik ist noch fließend, es existiert keine strenge Grenze zwischen den beiden Gebieten, weswegen es häufig zu Überschneidungen kommt. Aktuell wird eine Struktur bei Unterschreitung der Größe von 100 Nanometer dem Bereich der Nanoelektronik zugerechnet.
Ziel des nanoelektronischen Forschungsfeldes ist es, elektronische Elemente bis in den Nanometerbereich zu verkleinern. Hierfür ist es in erster Linie notwendig, die elektronischen Eigenschaften von Nanostrukturen zu ergründen und diese anschließend zu optimieren. Das Feld der Nanoelektronik soll eine Kostenreduzierung bei gleichzeitiger Erhöhung der Leistungsfähigkeit in kleinsten Bauteilen der Elektronik erzielen. Zuverlässigkeit und Vereinfachung sind weitere wünschenswerte Faktoren der Nanoelektronik.
Geschichte der Nano Elektronik
Mit dem Beginn der Raumfahrt setzte die Suche nach kleinen und leichten Bauteilen ein, die sich nach und nach weiterentwickelten. Die Anforderungen wurden diesbezüglich immer höher, wodurch die Forschungen im mikroskopischen Bereich immer reicher wurden. Daraus formierte sich schließlich der Bereich der Mikroelektronik, bzw. der Nanoelektronik, der sich auf die Fertigung von kleinsten Strukturen spezialisierte.
Zukunft der Nano Elektronik
Die Nanoelektronik basiert auf den konventionellen Konzepten der Mikroelektronik. Durch die extremen Neuerungen der nanoelektronischen Entwicklungen werden in Zukunft jedoch neue Theorien zwingend benötigt, um den andauernden Trend weiterhin beizubehalten. Neben der Entwicklung der Nanoelektronik selbst, wird erwartet, dass sie den technischen Fortschritt in jeglichen Branchen vorantreiben wird. Somit könnte bei geringeren Kosten eine höhere Funktionalität in nahezu jedem Gebiet der Elektronik erzielt werden. Durch die fortschreitende Angleichung der Größe der nanoelektronischen Bauteile an biologische Moleküle, könnte es in Zukunft ebenfalls zu einer Kooperation zwischen Nanoelektronik und Biotechnologie kommen. Hierbei wird erwartet, dass die Entwicklung neuartiger Biosensoren ein erster Forschungsfeld der Zusammenarbeit wäre. Auch im organischen Bereich könnte Nanoelektronik zukünftig hilfreich werden.
Einsatzfelder der Nano Elektronik
Die Nanoelektronik wird mittlerweile in vielen Bereichen genutzt. Sie kommt unter anderem in der Unterhaltungselektronik, der Medizintechnik und der Automatisierungstechnik zum Einsatz. Die heutige Kommunikationstechnik wäre ohne mikroelektronische Entwicklungen nahezu undenkbar, sowohl das klassische Telefonieren als auch der Mobilfunk ist auf sie angewiesen. Die nanoelektronische Fertigung ist des Weiteren notwendige Grundlage für Computer. Durch die nanoelektronische Verbesserung von Computerchips wird beispielsweise die Geschwindigkeit und die Rechenkapazität verbessert. Dadurch werden erhebliche Kosten eingespart und die Zuverlässigkeit der elektronischen Gegenstände gesteigert. Daneben finden nanoelektronische Arbeiten vor allem für die Entwicklung verbesserter Techniken und der dazugehörigen Geräte zur Elektrofertigung statt. Auch die Gebäudetechnik macht sich die Nanoelektronik inzwischen zu Nutze, wie die industrielle Fertigung, die nanoelektronische Elemente beispielsweise in der Maschinensteuerung nutzt.
Vorteile der Nano Elektronik
Neben der Kosteneinsparung und Leistungsoptimierung, bietet die Nanoelektronik weitere Vorteile. Durch verkleinerte Transistoren können höhere Schaltfrequenzen erzeugt werden, die wiederum zur Kürzung der Signallaufzeiten führen. Damit werden durch die verkleinerten Strukturen leistungsfähigere und schnellere Schaltungen möglich. Die erhöhte Systemintegration, die man durch Nanoelektronik gewinnt, werden weniger Einzelelemente auf einer Leiterplatte benötigt, wodurch weniger zu Schaden gehen kann und mehr Zuverlässigkeit gewonnen wird. Ohne die Möglichkeit der Größenminimierung wären technische Gerätschaften, wie Mobiltelefone, Notebooks, Tablet-PC oder Smartphones heutzutage undenkbar.
