Der biologische Speicherchip: Tabakmosaikviren als Basis für schnelle Transistoren

Nur durch eine wirkungsvolle Abwehr elektronischer Viren können Computer einwandfrei funktionieren. Doch Viren könnten in Zukunft die Schaltgeschwindigkeiten von Speicherchips deutlich erhöhen.

Transistor mit Tabakmosaikvirus
Transistor mit Tabakmosaikvirus

Los Angeles (USA) - Sie entstammen allerdings der Natur und nicht den Köpfen von Computerhackern: Amerikanischen Forschern ist es gelungen, mit dem Tabakmosaikvirus einen Transistor aufzubauen, der Daten bis zu tausendmal schneller speichern könnte als heute übliche Speicherkarten. Ihre ersten Ergebnisse präsentieren sie in der ersten Ausgabe des neuen Fachblatts "Nature Nanotechnology".

Der Nanoforscher Yang Yang und seine Kollegen von der University of California in Los Angeles setzten dazu einen 300 Millionstel Millimeter langen Strang aus Tabakmosaikviren zwischen zwei Elektroden. Auf die Oberfläche des biologischen Erregers, der sonst Tabakpflanzen befällt, hefteten sie kugelförmige Nanoteilchen (~15 nm) aus Platin. Bei einer angelegten Spannung von drei Volt gibt das Platin Elektronen an die Proteine an der Oberfläche der Viren ab. Dadurch verändern sich die elektronischen Eigenschaften des Biomoleküls. Dieser Zustand kann für die Codierung einer digitalen "1" genutzt werden.

Dieser Schaltzustand bleibt ohne Stromfluss solange stabil, bis eine negative Spannung von 2,4 Volt das Elektron wieder vom Protein zum Platin zurückwandern lässt. Dieser Grundzustand kann auch als digitale "0" interpretiert werden. Da das Elektron dabei nur einen extrem kurzen Weg von zehn Nanometern zurücklegen muss, kann der Schaltprozess in etwa 100 Mikrosekunden erfolgen. Das ist etwa eintausendmal schneller als bei kommerziell erhältlichen Speicherkarten auf Halbleiterbasis.

Bisher konnten die kalifornischen Forscher allerdings nur einzelne Viren und Platin-Partikel zu einem schaltbaren Transistor anordnen. "Wir müssen nun herausfinden, wie sich die Viren in großer Anzahl aufreihen lassen", sagt Yang. Erst dann erhalten die Wissenschaftler eine Basis, um nennenswerte Datenmengen mit ihrem Virenchip speichern zu können. Yang schätzt, dass sie in etwa vier Jahren Millionen der Tabakmosaikviren exakt mit Platin-Partikeln bestücken und elektrisch kontaktieren können.