Nobelpreislexikon

Den Nobelpreis für Physik 2000 teilen sich Herbert Kroemer und Schores I. Alfjorow für ihre Entwicklungen auf dem Gebiet der Halbleiter im Bereich der Optoelektronik sowie Jack S. Kilby, dem Erfinder integrierter Schaltungen (IC), dem Vorläufer heutiger Mikrochips.

Der deutsche Physiker Herbert Kroemer (*1928 in Weimar), zuletzt Professor für Halbleiterphysik an der University of California, und der russische Physiker Schores Iwanowitsch Alfjorow (*1930 in Wizebsk, Weißrussland), zuletzt Direktor am Joffe-Institut in Sankt Petersburg, entwickelten als Spezialisten auf dem Gebiet der Halbleiterphysik die optoelektronische Nutzung von Halbleitern, beispielsweise in Halbleiterlasern. Die zweite Häfte des Nobelpreises ging an den amerikanischen Elektrotechniker und Ingenieur Jack S. Kilby (*1923 in Jefferson City, Miss., USA;  †2005 in Dallas, Texas, USA), der viele Jahre für den Hersteller Texas Instruments arbeitete, als den Erfinder der integrierten Schaltungen (IC) auf Halbleiterbasis, den Vorläufern der Mikrochips.

IC's bzw. Mikrochips auf Rechnerplatinen

Hintergrund: An der Grenze von n-dotiertem Halbleitermaterial zu p-dotiertem Halbleitermaterial können Elektronen unter Emission bestimmter Lichtwellenlängen von einem Energieniveau auf das andere springen. Dieser Effekt wird in speziellen Lasern auf Halbleiterbasis genutzt, wobei Information auf optoelektronischem Wege übertragen bzw. gelesen wird. Solche Laser werden beispielsweise in DVD-Playern, Laserdruckern und vielen weiteren elektrotechnischen Instrumenten eingesetzt.
Die Integrierte Schaltungen (IC)  von Jack Kilby nutzen Halbleiter auf Siliziumbasis zur Vereinigung verschiedener elektrischer Schaltungen wie Transistoren und Kondensatoren in einer Baueinheit auf engstem Raum. Die heutigen Mikrochips stellen die bislang am höchsten verdichtetste Form integrierter Schaltungen dar.

Weblinks (mit Bildern):
http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2000/ (Seite der Nobelstiftung)

http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2000/press.html (Pressemeldung der Nobelstiftung)

http://www.ti.com/corp/docs/kilbyctr/jackstclair.shtml (Seite zu Jack Kilby bei Texas Instruments)

Der Nobelpreis für Chemie 2000 ging an die Forscher Alan J. Heeger, Alan MacDiarmid und Hideki Shirakawa für die Entwicklung elektrisch leitfähiger Polymere.

Über die Chemienobelpreisträger und die gewürdigten Arbeiten:

Dem amerikanische Chemiker Alan J. Heeger (*1936 in Sioux City, Iowa, USA), zuletzt Direktor am Institute for Polymers and Organic Solids an der University of California, dem neuseeländischen Chemiker Alan MacDiarmid (*1927 in Masterton, Neuseeland; †2007) von der University of Pennsylvania sowie dem japanische Chemiker Hideki Shirakawa (*1936 in Japan) gelangen die Herstellung von zunächst halbleitenden und später metallisch leitenden Polymeren. Den Beginn machte Shirakawa mit der Entdeckung der halbleitenden Formen cis- und trans-Polyethin (Polyacetylen). Mit Hilfe geeigneter Dotierung mit Fremdelementen (z.B. mit Iod) konnten Heeger und MacDiarmid  Polyacetylene mit sehr hoher elektrischer Leitfähigkeit herstellen.

Struktur des polymeren Halbleiters trans-Polyethin (trans-Polyacetylen)

Hintergrund: Unter Kunststoffen versteht man vorzugsweise organische Polymerverbindungen, die in der Regel elektrische Isolatoren darstellen und nicht leitend sind. Leitfähige Polymere beruhen auf Polymeren mit beweglichen π-Elektronensytemen aus Strukturen mit abwechselnden Doppelbindungen. Per Dotierung (Versetzung) mit geeigneten Fremdatomen kann diese elektrische Leitfähigkeit stark erhöht werden, bis auf Werte, wie man sie von Metallen wie Kupfer oder Silber kennt. Da Polyethin an Luft und unter Lichteinwirkung nicht dauerhaft stabil ist, beruhen leitfähige Polymere heute auf stabileren Polymeren mit aromatischen Kernen, beispielsweise Poly-para-phenylen (PPP) oder Polypyrrol. Leitfähige Polymere werden beispielsweise in bestimmten Lithium-Batterien oder in speziellen Leuchtdioden, den OLED’s (Organic Light Emitting Diode), eingesetzt. Die OLED-Technologie kommt auch bei der Technik von Bildschirmen zum Einsatz. Text © Ansgar Bach

Weblinks (mit Bildern):

http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2000/ (Seite der Nobelstiftung)