Gleichzeitig will man die Fertigungskosten senken. Dazu setzt man auf "DNA-Origami": Passend gefaltete DNA-Strukturen dienen als Baugerüst, um geeignete Materialien für winzige Leiterelemente wie etwa Nanodrähte richtig anzuordnen. Mit diesem Ansatz hofft man, für die Halbleitertechnologie auch Strukturgrößen von weniger als 22 Nanometern (nm) kosteneffizient zu erschließen. Genauer vorgestellt wird der Ansatz in der September-Ausgabe des Magazins "Nature Nanotechnology".
Experten sind der Ansicht, dass das Mooresche Gesetz, nach dem Strukturgrößen bei Chips etwa alle 18 Monate halbiert werden, am Ende ist. "Die Kosten, die mit dem Verkleinern von Strukturen zur Leistungssteigerung verbunden sind, sind der limitierende Faktor dafür, mit dem Mooreschen Gesetz Schritt zu halten", sagt Spike Narayan, Science & Technology Manager bei IBM Research in Almaden. Genau dieses Problem hofft man mit dem neuen Fertigungsansatz in den Griff zu bekommen und dabei auch Strukturgrößen von weniger als 22 nm zu erschließen. Dabei wird auf eine Verbindung klassischer Methoden mit selbstanordnenden DNA-Molekülen gesetzt.
Zunächst werden mit derzeit gängigen Chipfertigungsmethoden lithographische Muster erstellt. Danach wird eine DNA-Lösung aufgebracht, aus der sich entlang der vorgegebenen Muster von selbst Strukturen in Formen wie etwa Dreiecken bilden. Diese DNA-Strukturen dienen dann praktisch als Baugerüst, an dem sich Kohlenstoff-Nanoröhren, Silizium-Nanodrähte oder Nanopartikel anlegen und somit präzise anordnen können. Das Ziel ist, auf diese Art beispielsweise Transistoren entstehen zu lassen, die deutlich kleiner sind als bisher möglich, und solche Elemente zu größeren Systemen zu verbinden. Das könnte sehr kompakte, hocheffiziente Chips ermöglichen. Noch steht allerdings nicht fest, ob der Ansatz tatsächlich den erhofften Durchbruch bringen wird, wenngleich man sich bei IBM Research optimistisch gibt.
Die Basis für die aktuelle Arbeit hat der Caltech-Wissenschaftler Paul Rothemund gelegt. Er hat bereits 2006 im Magazin "Nature" das Prinzip hinter dem DNA-Origami vorgestellt. Die dazu verwendete Lösung enthält zum einen sehr lange Stränge viraler DNA, zum anderen kurze, synthetische Oglionukleotidketten. Letztere fungieren dabei praktisch als Klammern, welche die langen DNA-Moleküle in die gewünschte Form bringen. (pte)