11. Nanostrukturen: Übergitter, Quantendrähte und Quantenpunkte

Im Dezember des Jahres 1959 hielt Richard P. Feynman, einer der brillantesten amerikanischen Physiker des vorigen Jahrhunderts, einen visionären und viel beachteten Vortrag mit dem hier in der deutschen Übersetzung wiedergegebenen Titel „Es ist noch viel Platz am untersten Ende“. Feynman hatte damals schon vorausgeahnt, was sich in den folgenden Jahrzehnten bei der fortschreitenden Miniaturisierung in der Mikroelektronik eindrucksvoll bestätigen sollte. Als einen seiner Leitgedanken benutzte er die damalige Erkenntnis der Molekularbiologie, dass nur etwa 50 Atome innerhalb der DNA-Doppelkette schon für ein Bit an biologischer Information ausreichen. Der Winter 1952/1953, als Rosalind Franklin vom Kings College in London mit ihren Röntgenaufnahmen die Doppelhelix-Struktur der DNA zum ersten Mal bestätigt hatte, lag damals noch nicht lange zurück. Wenn wir vergleichsweise einmal eine Strukturgröße für die geometrischen Abmessungen eines elektronischen Bauelements von etwa 45 nm ‒ der heute (2012) erreichbaren Grenze ‒ annehmen, dann finden wir für die gesamte Anzahl der in einem Würfel mit dieser Kantenlänge von 45 nm enthaltenen Kristallatome die beträchtliche Menge von einer Million. Hierbei haben wir für den Atomabstand im Kristall einen mittleren Wert von 0,5 nm angenommen. Aus diesem Vergleich erkennen wir deutlich, wie viel Platz wirklich auch heute noch am untersten Ende gegenüber der molekularen Ebene der Biologie vorhanden ist.