Wissenschaftler haben erstmals einen rudimentären Computer aus Kohlenstoffnanoröhren gebaut, der ein einfaches Betriebssystem hat und zeitgleich zwei einfache Rechenoperationen durchführen kann. Das berichtet ein Forscherteam um Max Shulaker von der Stanford University . Auf ihrem neuartigen Chip haben die Forscher 178 Transistoren verbaut, die jeweils aus zwischen zehn und 200 parallel orientierten Kohlenstoffnanoröhren bestehen. Frühere Bauversuche eines Nanoröhrenrechners waren an den schwankenden Eigenschaften der Röhrchen gescheitert – eine Folge der schwierigen Gewinnung von Kohlenstoffnanoröhren.

Die zylinderförmigen Kohlenstoffstrukturen entstehen, wenn sich eine einzelne Schicht Kohlenstoffatome wie ein Maschendrahtzaun aufrollt. Ihre Struktur verleiht den Gebilden eine außergewöhnlich hohe elektrische und thermale Leitfähigkeit. Schon länger ist bekannt, dass sich mit Kohlenstoffnanoröhren auch Halbleiter verwirklichen lassen. Hochrechnungen kommen zu dem Ergebnis: Die Energieeffizienz dieser Nanoröhrenhalbleiter könnte deutlich besser sein als die von konventionellen Halbleitern aus Metalloxiden. Das Hauptproblem waren jedoch stets Unreinheiten im Nanoröhrenmaterial, schreiben die Autoren – einige der Röhrchen leiteten den Strom nicht gut, andere verhielten sich nicht wie ein Halbleiter.

Zwar ist es in der Vergangenheit bereits gelungen, logische Gatter mit Transistoren aus Kohlenstoffnanoröhren zu bauen, mit denen sich einzelne Rechenoperationen durchführen ließen. Selbst mit den Computern der 1970er Jahre hatten diese Aufbauten allerdings wenig zu tun: Die ersten Nanoröhrenschaltkreise konnten keine Programme speichern, und vor allem konnte man sie nicht programmieren. "Man kam nur kriechend vorwärts", schreibt Franz Kreupl von der TU München in einem Begleitkommentar. Das Ergebnis der Forscher um Shulaker sei ein viel versprechender Fortschrtitt. Möglich wurde er durch die große Erfahrung von Shulakers Gruppe bei der Gewinnung der Nanoröhren und der anschließenden Herstellung von Transistoren aus dem Kohlenstoffmaterial. Die Forscher konnten ein Verfahren entwickeln, bei dem kaum noch Röhren mit minderwertigen Eigenschaften in den Transistor gelangen.

Perfekt ist der neue Computer trotz des Optimismus seiner Erbauer allerdings noch lange nicht: Während des Betriebs geht ständig Strom verloren, zwischen 10 und 20 Prozent bei der aktuellen Bauweise. Bisher kann der Nanoröhrencomputer auch nur ein Bit nach dem anderen verarbeiten, und nicht wie herkömmliche Computer viele Bits gleichzeitig – ihr Exemplar könne dennoch theoretisch alle Operationen durchführen, die für klassische Rechner entworfen wurden, betonen die Forscher. Aber bis auf Weiteres ist das Nanoröhrengerät wegen seiner Bauweise dabei sehr viel langsamer. Aktuell könne der Rechner erst mit den Maschinen des Jahres 1955 mithalten, so Kreupl. Auch sei es fraglich, ob sich das Herstellungsverfahren von Shulakers Team problemlos hochskalieren ließe.