Durch immer weiter fortschreitende Miniaturisierung lassen sich elektronische Komponenten mittlerweile auf kleinstem Raum unterbringen, womit sich die Leistungsfähigkeit der Elektronik in Zukunft weiter steigern lassen wird. Wissenschaftlerteams untersuchen weltweit, wie sich solche Nanobauteile mithilfe von Kohlenstoff-Nanoröhrchen herstellen lassen. Diese Röhrchen besitzen einzigartige Eigenschaften – sie leiten hervorragend Wärme, können mit hohen Stromstärken belastet werden und eignen sich als Leiter oder Halbleiter. Allerdings ist die Signalübertragung zwischen einem Kohlenstoff-Nanoröhrchen und einem sehr viel größeren elektrischen Leiter noch immer problematisch, da große Teile des elektrischen Signals durch die so genannte Reflexion verlorengehen. Dabei wird ein Teil des Signals zurückgeworfen.
Ein ähnliches Problem stellt sich bei Lichtquellen in einem Glasobjekt. Da sehr viel Licht von den Wänden reflektiert wird, dringt nur ein kleiner Teil des Lichts nach außen. Dagegen kann eine Antireflexbeschichtung an den Wänden dienen.
Ganz analog sind die Basler Wissenschaftler um Prof. Christian Schönenberger (Departement Physik/Swiss Nanoscience Institute) nun in der Nanoelektronik vorgegangen. Sie entwickelten eine Antireflexeinheit für elektrische Signale, um die Reflexion, die beim Übergang von Nanobauteilen in größere Schaltkreise stattfindet, zu reduzieren. Dazu schufen sie eine spezielle Anordnung von elektrischen Leitern bestimmter Länge, die mit einem Kohlenstoff-Nanoröhrchen gekoppelt sind. Die Forscher konnten somit ein hochfrequentes Signal aus dem Nanobauteil effizient auszukoppeln.
Die Kopplung von Nanostrukturen mit wesentlich größeren Leitern gestaltet sich schwierig, da sie sehr unterschiedliche Scheinwiderstände, sogenannte Impedanzen, aufweisen. Je größer der Unterschied der Impedanzen zwischen zwei leitenden Strukturen ist, desto größer ist der Verlust beim Übergang. Zwischen Nanobauteilen und makroskopischen Leitern ist der Unterschied so groß, dass ohne Gegenmaßnahmen kein Signal übertragen wird. Die Antireflexeinheit vermindert diesen Effekt und passt die Scheinwiderstände einander an, was zu einer effizienten Kopplung führt. Damit sind die Wissenschaftler dem Ziel, Nanobauteile zur Signalübertragung in elektronischen Bauelementen zu gebrauchen, einen entscheidenden Schritt näher gekommen.
