Wie Nanotechnologie Information & Kommunikationstechnologie revolutioniert

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Information und Kommunikationstechnologie ist ein wichtiger und schnell wachsender Industriesektor mit hoher Innovationsrate. Enormer Fortschritt wurde durch den Übergang von traditioneller zu nanotechnologiebasierter Elektronik erzielt. Nanotechnologie hat einen gewaltigen Wandel in der Informations- und Kommunikationstechnologie bewirkt.

Durchbruchsbereiche

Durchbrüche in der IKT durch Nanotechnologie können in zwei Schritten erfolgen. Erster Schritt ist der Top-Down-Miniaturisierungsansatz, der konventionelle Mikrostrukturen über die Grenze zur Nanotechnologie führt. Zweitens, langfristig, werden Bottom-Up-Nanoelektronik und Nanosystem-Engineering entstehen, die Technologien wie Selbstorganisationsprozesse zur Assemblierung von Schaltkreisen und Systemen nutzen.

Entwicklungen

Entwicklungen finden statt bei ultra-integrierter (Opto-)Elektronik kombiniert mit leistungsstarker Funktechnologie als kostengünstige Massenprodukte, Ultra-Miniaturisierung, Design innovativer Sensoren, Produktion günstiger und leistungsstarker Polytronik-Schaltkreise, neuartige Systemarchitekturen mit Nanotechnologie für zukünftiges DNA-Computing als Schnittstelle zu biochemischen Prozessen und Quantencomputing, das Probleme lösen kann, für die es keine effizienten klassischen Algorithmen gibt. Durch die Entwicklung nanoelektronischer Komponenten entsteht Quantenkryptographie für militärische und Geheimdienstanwendungen.

Speicher

Speicher vor dem Aufkommen der Nanotechnologie basierte auf Transistoren, aber jetzt werden rekonfigurierbare Arrays gebildet, um große Datenmengen auf kleinem Raum zu speichern. Zum Beispiel können wir in naher Zukunft die Einführung von magnetischen RAMs und resonanten Tunnellelementen in logischen Schaltkreisen erwarten. Jedes einzelne Nanobit eines Speichergeräts wird zur Informationsspeicherung genutzt. Molekularelektronik basierend auf Kohlenstoffnanoröhren oder organischen Makromolekülen wird verwendet.

Halbleiter

Nano-Verstärkung und Chip-Einbettung werden für den Bau von Halbleiterbauelementen verwendet, die den elektrischen Fluss sogar aufrechterhalten und neutralisieren können. Integrierte Nanokreise werden in Siliziumchips verwendet, um die Prozessorgröße zu reduzieren. Vielversprechende Ansätze für den mittelfristigen Erfolg sind z. B. Rapid Single-Flux Quantum (RSFQ) Logik oder Single-Electron-Transistoren.

Anzeige- und Audiogeräte

Bildqualität und Auflösung von Anzeigegeräten haben sich mit Hilfe der Nanotechnologie verbessert. Nanopixelung dieser Geräte lässt das Bild real wirken. Ebenso wurde die Frequenzmodulation in Audiogeräten auf das milliardste Bit von Signalen digitalisiert.

Datenverarbeitung und -übertragung

Im Bereich Datenverarbeitung und -übertragung wird die Entwicklung elektronischer, optischer und optoelektronischer Komponenten zu niedrigeren Kosten oder präziseren Prozessen in der Fertigungstechnologie führen. Entwicklung nanoskaliger logischer und Speicherkomponenten für die derzeit dominierende CMOS-Technologie unter Verwendung von Quantenpunkten und Kohlenstoffnanoröhren. Photonic Crystals haben Potenzial für den Einsatz in rein optischen Schaltkreisen als Basis für zukünftige Informationsverarbeitung basierend ausschließlich auf Licht (Photonik). In der Molekularelektronik kann Nanotechnologie verwendet werden, um elektronische Komponenten mit neuen Eigenschaften auf atomarer Ebene zu assemblieren, mit Vorteilen einschließlich potenziell hoher Packungsdichte. Kleinere, schnellere und bessere Komponenten basierend auf Quantenmechanik, neuen Architekturen und neuen biochemischen Computing-Konzepten namens DNA-Computing sind mit Nanotechnologie möglich. Das neue Phänomen, der „Quantum Mirage“-Effekt, könnte Datentransfer in zukünftigen nanoskaligen elektronischen Schaltkreisen ermöglichen, die zu klein für Drähte sind.

Zukünftige Nanotechnologiebereiche

Nanotechnologie ist die nächste industrielle Revolution und die Telekommunikationsbranche wird in Zukunft radikal durch sie transformiert. Nanotechnologie hat Telekommunikation, Computing und Netzwerkindustrien revolutioniert. Die aufkommenden Innovationstechnologien sind:

* Nanomaterialien mit neuartigen optischen, elektrischen und magnetischen Eigenschaften

* Schnellere und kleinere nicht-siliziumbasierte Chipsätze, Speicher und Prozessoren

* Neue-Wissenschaft-Computer basierend auf Quantencomputing

* Fortgeschrittene Mikroskopie- und Fertigungssysteme

* Schnellere und kleinere Telekom-Schalter, einschließlich optischer Schalter

* Höhere Übertragungsgeschwindigkeiten basierend auf Plasmonik und anderen Quantenphänomenen

* Nanoskalige MEMS: mikro-elektro-mechanische Systeme