Rubrik: Markt/Hintergrund

Frost & Sullivan: Nanotechnologie - Analyse zu den Auswirkungen auf die Hightech-Industrie

Preisgünstige organische Nanotech-Filme als Speichermedium der Zukunft

(13.08.03) - Dichtere Festplatten, kleinere und schnellere Chips und bessere optische Schalter – diese und viele weitere Synergieeffekte werden sich aus der Kombination von Nanotechnologie mit Elektronik und Computertechnik ergeben. Schätzungsweise 300 Milliarden Dollar pro Jahr sollen die beiden Branchen ab 2015 zum Gesamtmarkt für Nanotechnologie-Produkte und -Dienste beitragen, dessen Volumen bis dahin eine Billion US-Dollar übersteigen wird. Zu diesem Ergebnis kommt Technical Insights, ein Geschäftsbereich der Unternehmensberatung Frost & Sullivan. Eine neue Analyse gibt Auskunft über den Stand der Entwicklung und den Einfluss der Nanotechnologie auf unterschiedliche Branchen.

Die Nanotechnologie bewegt sich im Bereich von einem Milliardstel Meter und folgt daher den Gesetzen der Quantenphysik. Besondere Bedeutung kommt zwei Nanoformen von reinem Kohlenstoff zu: den so genannten Fulleren, die winzigen Fußbällen gleichen, und den langen zylindrischen Nanotuben, die oft 50.000 Mal dünner sind als ein menschliches Haar. Vor allem letztere bergen laut Technical Insights ein enormes Vermarktungspotenzial. Sie sind chiral aufgebaut, extrem flexibel und elastisch, superstark und eignen sich hervorragend als Elektrizitäts- und Wärmeleiter. Deshalb könnten sie in Elektronik und Mikroelektronik, Faseroptik, Avionik, in der Superleiter- und der Telekomindustrie, bei Schmierstoffen, Lacken und in vielen anderen Bereichen kommerzielle Anwendung finden.

Nanotechnologie wird Silizium bei der Chipherstellung ablösen

Transistoren aus Kohlenstoff-Nanotuben beispielsweise sind weitaus leistungsfähiger als vergleichbare Silizium-Transistoren. "Bei diesen Produkten gehen wir davon aus, dass sie irgendwann die Grundbausteine der Computertechnologie bilden", meint Girish Solanki, Research Analyst bei Technical Insights. "Das Potenzial von Silizium zur Herstellung immer schnellerer und kleinerer Chips wird noch vor 2015 ausgereizt sein. Ab dann wird aller Voraussicht nach die Nanotechnologie greifen."

Spintronik könnte IT revolutionieren

Infolge von Durchbrüchen in den Bereichen Molekularelektronik und molekulare Speicher stößt die Computertechnologie derzeit an die Grenzen dessen, was mit Silizium realisierbar ist. So konzentriert sich das Interesse auf die Hightech-Sparte Spintronik, die die Informationstechnologie revolutionieren könnte. Hierbei werden Informationen auf einem Chip nicht mehr mit elektrischer Ladung gespeichert und verarbeitet, sondern mittels Veränderung der Magnetisierungsrichtung.

Nanoskala-Antennen und Nanolaser erhöhen Genauigkeit und Geschwindigkeit

Weitere Erfolg versprechende Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten beziehen sich auf Nanoskala-Antennen und kompakte Nanolaser. Mithilfe von Nanoskala-Antennen ließe sich die Genauigkeit medizindiagnostischer Bildgebungsverfahren sowie von Instrumenten zur Identifizierung chemischer und biologischer Kampfstoffe signifikant verbessern. Kompakte Nanolaser, die sich in Silizium-Mikrochips mit einem Durchmesser von nur einem Millionstel Millimeter integrieren lassen, könnten IT-Prozesse komprimieren und beschleunigen.

Datenspeicherung auf Nanotech-Filmen

Auch im Sektor für Datenspeicherung wächst der Bedarf an gangbaren Alternativen auf Nanotech-Basis vor allem für den superparamagnetischen Bereich, der dort beginnt, wo die magnetische Speicherung instabil wird. Hier gelten preisgünstige organische Nanotech-Filme als Speicher-medium der Zukunft. Die Filme sollen Molekülansammlungen enthalten, auf denen die Informationen geschrieben, gelesen und gespeichert werden können. Die Lese- und Schreibfunktion soll von MEMS-Probe Devices übernommen werden.

Darüber hinaus geht man davon aus, dass magnetische Nanoskala-Sensoren die Speicherkapazität von Festplattenlaufwerken um den Faktor Tausend erhöhen werden. Entsprechende Systeme werden auch für biomedizinische Anwendungen entwickelt.

Quantencomputer versprechen immense Rechenleistung

Die hektische Betriebsamkeit in der Elektronik-Arena spiegelt sich in den F&E-Bemühungen im Nanotech-Sektor für Computeranwendungen wider. So sind bereits enorme Fortschritte zu verzeichnen, wo es um die Bekämpfung der Negativeffekte der Dekohärenz, die Konzeption einer passenden Hardware-Architektur für einen Quantencomputer oder die Untersuchung von Quantenalgorithmen geht, damit die immense Rechenleistung der neuen Systeme auch genutzt werden kann. "Die Zukunft der Hardware-Architektur für den Quantencomputer wird höchstwahr-scheinlich ganz anders aussehen als alles, was wir heute kennen. Irgendwann ist der Quantencomputer die ultimative Rechenmaschine, und ab diesem Zeitpunkt könnte unser heutiger Computer archaisch wirken", sagte Solanki.

Fortschritt bei LEDs und OLEDs

Doch auch in andere Bereiche dringt die Nanotechnologie zusehends vor. So werden ultraeffiziente blaue anorganische Leuchtdioden (LEDs) mit starker Helligkeit, niedrigem Energieverbrauch und hohem ESD-Widerstand voraussichtlich im Automobilsektor, weiße LEDs hingegen in tragbaren elektrischen Geräten mit geringem Batterieverbrauch, also beispielsweise in Handys, Camcordern und PDAs, Anwendung finden.

Auch organische Leuchtdioden (OLEDs), die genauso hell sind wie LCDs, werden in der Produktion von kommerziellen Elektrogeräten (z. B. von TV- und Computer-Superflachbildschirmen) immer häufiger eingesetzt. In der Testphase befinden sich zurzeit Quantum-Dot Organic Light-Emitting Devices (QD-OLEDs). Diese neuen Dioden sind stabil, leicht herzustellen und flach und bilden Displays mit hoher Auflösung und minimalem Energiebedarf.

Des weiteren wird es bald Nanobatterien geben, die die Ladekapazitäten von Handys und anderen mit Lithiumionen-Batterien bestückten portablen Geräten verbessern, indem sie die von den Lithiumionen während der Diffusion zurückzulegende Strecke verkürzen. Diese Mikrobatterien sollen außerdem in winzigen Pumpen oder Pressen in mikroelektromechanischen Systemen eingesetzt werden.

Titel der Analyse: Nanotechnology Industry Impact Research Service (Report D254)

Preis der Analyse: 4.550,00 Dollar. (ma)

Frost & Sullivan

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