Immer schneller, immer größer: Das ist das Motto für den Datentransfer – im Computer wie zwischen weltweit vernetzten Rechnern. Früher waren es nur Texte und Emails, heute jagen Bilder und immer mehr Videos durchs Netz. Die rasant steigenden Datenmengen lassen sich nur mit neuen Technologien und genialen Ideen bewältigen.

Dabei blicken wir gerade erst auf ein gutes Jahrhundert Funktechnik zurück. Man schreibt das Jahr 1880, als Heinrich Hertz an der damaligen Technischen Hochschule Darmstadt herausfindet, dass elektromagnetische Wellen zwischen einem Sender und einem Empfänger Daten übertragen können. 16 Jahre später baut Guglielmo Marconi erstmals eine Funkverbindung über den Ärmelkanal auf. 120 Jahre später profitieren wir von diesen Erkenntnissen und nutzen die Technik ganz selbstverständlich in Handy, Satellitenübertragung oder W-LAN.

Je kürzer, desto besser – so lautet die Devise für Funkwellen. Die Übertragungsgeschwindigkeit ist direkt von der genutzten Wellenlänge abhängig. Je öfter eine Welle pro Zeiteinheit oszilliert, also je größer ihre Frequenz ist, desto mehr Informationen lassen sich in sie hineinpacken. Wellen für den Radioempfang sind etwa zwei Meter lang, Mobilfunk- und WLAN-Wellen nur 17 Zentimeter. Um den Datentransfer weiter zu beschleunigen, müssen sie noch weiter schrumpfen. Da eine Antenne etwa halb so groß ist wie die Wellen, schnurrt auch sie immer weiter zusammen auf winzigste Formate.

Besonders gefragt auf diesem Entwicklungsfeld ist Hans Eisler, Leiter der Arbeitsgruppe Nanoscale Science am Karlsruhe Institute of Technology (KIT). Der Physiker entwickelte mit Kollegen ein Verfahren, mit dem sich Antennen produzieren lassen, die nur wenige hundert Nanometer groß sind. Diese frästen sie aus Gold mit einem Elektronenstrahl heraus. Der kann bis in kleinste Bereiche hochpräzise gesteuert werden und so winzige Strukturen herausmodellieren. Die Länge der neuen Superstars beträgt ganze 350 Nanometer, den fünfzigten Teil des Querschnitts eines Menschenhaares. Die Wellen messen knapp das Doppelte, 600 Nanometer.

Elektromagnetische Wellen zwischen 400 und 750 Nanometer Länge sind mit den Augen wahrnehmbar. Licht mit der Wellenlänge 600 Nanometer ist für uns gelb – deshalb leuchten die Antennen auch (Foto: LTI), sowohl die Sender als auch Empfänger.

Die neuen Nano-Antennen soll eine neue Computergeneration funktionsfähig machen. In ihnen werden elektronische durch viel schnellere optische Elemente ersetzt. „Wir sind zunächst einmal froh, Grundlagen geschaffen zu haben“, bemerkt Eisler. Mit der neuen Elektronenstrahlfräse ist ein wichtiger Durchbruch gelungen auf dem Weg zur industriellen Nutzung.

Neben dem Einsatz in Computern soll die Technik für die Entwicklung ultra-hochauflösender Lichtmikroskope eingesetzt werden. In diesem Fall werden die Antennen als Lichtquelle genutzt. Mit bisher unerreicht hoher Präzision lassen sich damit Lichtstrahlen auf ein Untersuchungsobjekt richten. Auf diese Weise können die Forscher sogar einzelne Bio-Moleküle untersuchen, erklärt Eisler. Auch in der Photovoltaik wird der Einsatz von Nano-Antennen erwogen, in diesem Fall aber nicht als Sender, sondern Empfänger. Sie sind imstande, mit sehr hohem Wirkungsgrad den Gelbanteil des Sonnenlichts aufzunehmen und direkt in elektrische Energie umzuwandeln.