Nanodrähte für leistungsfähigere Computer

Forscher der Stanford University haben ein neues Material entdeckt, das Strom auch dann noch bestens leitet, wenn es nur einige Atomdurchmesser dick ist. Niobphosphid könnte der Nachfolger von Kupfer werden. Niob ist zwar etwa achtmal so teuer wie Kupfer. Da die benötigten Mengen allerdings verschwindend klein sind, fallen diese Kosten kaum ins Gewicht.

Wir beseitigen einen grundlegenden Engpass in der Elektronik. Unsere Niobphosphid-Leiter zeigen, dass es möglich ist, schnellere und effizientere Signale durch ultradünne Drähte zu senden. Das könnte die Energieeffizienz künftiger elektronischer Schaltungen verbessern, und selbst kleine Gewinne summieren sich, wenn viele Chips verwendet werden, wie beispielsweise in den riesigen Rechenzentren, die heute Informationen speichern und verarbeiten, so Stanford-Forscher Asir Intisar Khan.

Niobphosphid zeichnet sich durch ein physikalisches Phänomen aus. Es leitet Strom über seinen gesamten Querschnitt. Doch anders als bei Kupfer sind die Oberflächen leitfähiger als der Kern des Materials. Seine Leitfähigkeit nimmt daher nicht ab, wenn es dünner gemacht wird. So sind Dimensionen im Nanometerbereich machbar. Kupfer hingegen leitet Strom schlechter, sobald es dünner als 50 Nanometer wird. Zudem erhitzt sich das Material, was negativ auf die Energiebilanz wirkt.

Für Rechnen bleibt mehr Strom

Hochkomplexe Elektronik benötigt sehr dünne Metallverbindungen. Wenn diese Metalle nicht gut leiten, geht viel Energie verloren. Bessere Materialien können dazu beitragen, dass wir weniger Energie in dünnen Drähten verbrauchen und mehr Energie fürs Rechnen zur Verfügung haben, so Eric Pop.

Bisher erforschte Alternativen für dünne Kupferdrähte brauchen extrem präzise kristalline Strukturen, die erst bei sehr hohen Temperaturen entstehen. Die Niobphosphid-Leiter sind dagegen amorph, das heißt, seine Bausteine sind ungeordnet. Deshalb reichen für die Herstellung niedrige Temperaturen aus. (pte)

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