Nanochips im Eigenbau
Mikrochips haben die Welt der Elektronik revolutioniert. Alle Geräte, von Mobiltelefonen bis zu Computern, werden von den komplexesten integrierten Schaltungen, von Mikroprozessoren gesteuert. Alle Systeme, einschließlich des Internets, bauen auf diesen Chips auf, die bis zu einer Million Transistoren auf einem Quadratmillimeter unterbringen. Bei diesem Grad an Komplexität scheint es schwierig für die Forscher, Verbesserungen zu erzielen. Das EU-geförderte Projekt MINT ("Molecular interconnect for nanotechnology") hat allerdings ein solides Fundament für die Verwirklichung eben dieser Aufgabe gelegt. Hierfür haben die Wissenschaftler des Projekts die einzigartigen Eigenschaften der einzelsträngigen Ribonukleinsäure (RNA) genutzt. Dieser molekulare Eckpfeiler des genetischen Codes ist ausgiebig mit der Bildung komplementärer Basenpaare beschäftigt. Daraus lässt sich das Fazit ziehen, dass RNA-Stränge so gestaltet werden können, dass sie sich an vorhersehbare komplementäre Teile eines anderen Moleküls binden können, ungefähr so wie bei einem Puzzle. Große Abschnitte der RNA weisen auch eine bestimmte Faltung auf (die Tertiärstruktur), in der große Strukturen untergebracht werden können. Durch RNA wird die molekulare Selbstanordnung Realität. Die daraus resultierende Verkleinerung ist erstaunlich. Die Verdrahtung liegt deutlich unterhalb von 100 nm und die angefügten programmierbaren Einheiten sind um die 10\;nm groß. An der Universität Glasgow hat das MINT-Team erstmals Methoden angewendet, mit denen die Anzahl der speziell gestalteten, auf der Oberfläche von Elektroden immobilisierten Oligonukleotide quantifiziert und gesteuert werden kann. Die Spezifität und der Grad der Immobilisierung wird mit der Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) bewertet, um die vorhandenen Elemente zu messen. Für die ebenfalls durchgeführte Quantifizierung der flächenbezogenen Masse wird eine Quarz-Mikrowaage (QCM) benutzt. Organisch/anorganische elektronische Geräte können mit einem hohen Maß an Reproduzierbarkeit zu wettbewerbsfähigen Kosten hergestellt werden. Die kontrollierte Herstellung von nanoskaligen Drähten und Verbindungen zwischen den Nanopartikeln hebt diese Technologie auf die nächste Stufe.
