Elektrische Signale optisch übertragen Kohlenstoff-Nanoröhrchen als Strom-Licht-Umsetzer im Computerchip

Ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen zwischen zwei Kontakten konvertiert elektrische Spannung in Licht, das vom quer dazu verlaufenden Lichtleiter weitergeleitet wird.
Ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen zwischen zwei Kontakten emittiert bei Stromfluss Licht, das vom quer dazu verlaufenden Lichtleiter weitergeleitet und gefiltert wird.

Forscher am Karlsruher Institut für Technologie haben eine Methode entwickelt, Kohlenstoff-Nanoröhrchen so genau zu positionieren, dass sie mit ihrer Eigenschaft, bei angelegtem Strom Licht zu emittieren, als eine von zwei zentralen Komponenten für einen Strom-Licht-Umsetzer genutzt werden können.

Nanoröhrchen aus Kohlenstoff, an die über zwei Metallkontakte eine Spannung angelegt wird, emittieren schmalbandiges Licht. In Verbindung mit einem quer zum Nanoröhrchen angeordneten Wellenleiter haben Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) den Prototyp eines kompakten Strom-Licht-Umsetzers entwickelt. Solche Komponenten werden als Kandidaten für die nächste Computergeneration gehandelt, in der die Datenübertragung zum Teil über Licht geschehen soll. In den einige Mikrometer langen Wellenleiter sind Elektronenstrahl-lithografisch Nanostrukturen graviert. Seine Beschaffenheit bestimmt die transmittierte Wellenlänge und erlaubt es "die Eigenschaften des Lichtes aus dem Röhrchen maßzuschneidern“, erklären Felix Pyatkov und Valentin Fütterling. Sie sind die Erstautoren des Papers, in dem die Forschungsarbeit im Fachmagazin Nature Photonics vorgestellt wurde.

Die Herstellung des Strom-Licht-Umsetzers bedarf hoher Präzision, denn die besagten Nanoröhrchen haben nur einen Durchmesser von etwa einem Nanometer und eine Länge von rund einem Mikrometer. Die Positionierungsmethode wurde ebenfalls am KIT entwickelt und funktioniert mit inhomogenen elektrischen Feldern, die an die Nanoröhrchen in Lösung angelegt werden und eine kontrollierte Ausrichtung und Abscheidung auf ein Trägermaterial bewirken. Das Vorbild der Methode ist die aus der Biologie bekannte Dielektrophorese, die dort zur Größensortierung biologischer Moleküle genutzt wird.

Der Titel des Papers lautet: Cavity enhanced light emission from electri-cally driven carbon nanotubes.