In der Elektronik ist man schon recht wählerisch. Am liebsten verwenden Techniker und Ingenieure Silizium, wenn sie Schaltkreise und Bauelemente auf kleinsten Raum bannen. Deshalb suchen Wissenschaftler auch händeringend nach Möglichkeiten, neue Technik mit dem alten Material zu verwirklichen. Denn verschiedene Halbleiter vertragen sich häufig gar nicht gut untereinander: Sie haften nicht zusammen.

Nun gelang es Akira Fujiwara und Yasuo Takahashi von den NTT Basic Research Laboratories in Kanagawa einzelne Ladungsträger – positiv geladene Löcher – in Silizium festzuhalten und gezielt zwischen zwei Fallen hin und her zu schicken. Bei den Fallen handelt es sich um so genannte Potentialtöpfe – dreidimensionale Gebiete, aus denen ein Teilchen aufgrund seiner Ladung nicht ohne weiteres entkommen kann. Als Bauteil verwendeten die Japaner ein miniaturisiertes ladungsgekoppeltes Halbleiterbauelement (CCD), wie es in größerer Bauweise vielfach in elektronischen Geräten – beispielsweise in Digitalkameras – Anwendung findet.

Ein kurzer Lichtpuls erzeugt Löcher in einem Siliziumdraht, der in Kontakt mit zwei Elektroden steht, die ihrerseits nur durch einen schmalen Zwischenraum voneinander getrennt sind. Der Draht wird über eine der beiden Elektroden unter Spannung gesetzt, wodurch ein lokaler Potentialtopf am Ort der Elektrode im Draht entsteht, in dem sich das Loch sofort verfängt. Wird die Spannung aber an der anderen Elektrode angelegt, so entsteht dort ein Potentialtopf, und der erste verschwindet. Das Loch springt denn auch sofort zu dem neuen Topf. Auf diese Weise lässt sich das Loch zwischen den beiden Elektroden hin- und herschalten. Anhand eines Kontrollstroms durch eine dritte Elektrode können die Wissenschaftler jederzeit die Position des Lochs genau erfassen.

Mit diesem neuen Bauelement lässt sich zudem sehr genau der Strom messen. Denn ein einzelnes Loch oder Elektron definiert ja das kleinst mögliche Ladungshäppchen. Zurzeit sind die genauesten Messungen der Stromstärke sechs Größenordnungen schlechter als die besten physikalischen Messungen wie beispielsweise der Zeit oder der Länge. Mit dem neuen Bauelement, das bei 25 Kelvin arbeitet, steht vielleicht bald ein sehr genaues Strommessgerät zur Verfügung.