So gelang es den Arbeitsgruppen von Charles Lieber von der Harvard University [1], Peidong Yang von der University of California in Berkeley [2] und Lars Samuelson von der Lund University [3] solche Drähte derart zu konditionieren, dass sie ihrer Länge nach unterschiedliche Eigenschaften besitzen. Genauer gesagt: Die Forscher stellten Nanometer-dicke Drähte her, die aus wechselnden Abschnitten zweier Halbleitermaterialien aufgebaut waren. Bislang bestanden Nanodrähte von vorne bis hinten aus ein und demselben Material.

Solche so genannten Heterostrukturen waren in der Mikroelektronik bisher allenfalls in Form dünner Schichten herzustellen. In mikroskopischen Lasern dienen sie beispielsweise als Spiegel oder Lichtwellenleiter. Kombiniert man zwei verschiedene Halbleiter, so erhält man entweder eine Barriere oder einen Quantentopf beziehungsweise quantum well, bei dem sich in der Zwischenschicht Elektronen fangen und Licht aussenden. Je nachdem, wie dick der Quantentopf ist, ändert sich die Lichtfarbe.

Für die Herstellung der Nanodrähte mit Heterostruktur nutzten die Forscher die katalytische Wirkung eines gerade einmal einige zehn Nanometer großen Goldkristalls. In einer Vakuumkammer verdampften sie ein Halbleitermaterial, dass sodann mit dem Goldkatalysator wechselwirkt. Mit der Zeit wächst der Kristall nach oben aus dem Tropfen heraus und schiebt den Katalysator vor sich her – ein Draht entsteht.

Die wechselnde Zusammensetzung des Drahtes bewerkstelligten die Wissenschaftler, indem sie einfach den Dampf eines anderen Halbleiters in die Vakuumkammer leiteten. Auf diese Weise entstanden Drähte, die um die 20 Nanometer dick waren und ihrer Länge nach aus unterschiedlichen Halbleitermaterialen zusammengesetzt waren.

Mit den Heterostrukturen und Quantentöpfen hat die Nanoelektronik nun, was bisher nur der Mikroelektronik vorbehalten blieb. Nun ist der Weg frei für elektronenmikroskopisch kleine bar codes, Leuchtdioden, Schaltkreise und - na klar - Quantencomputer.