Wissenschaft hautnah erleben

Befinden wir uns im Siliciumzeitalter? Vielleicht wird man unsere heutige Zeit in den zukünftigen Geschichtsbüchern so nennen. Auf jeden Fall prägt das Silicium unser Leben, wie seinerseits der Stein, die Bronze sowie das Eisen ihre Epochen geprägt haben. Silicum ist das vorherrschende Material des 20. Jahrhunderts. Dabei kennt man das chemische Element Silicium erst seit kurzem – oder vielleicht gerade deshalb? Es war bereits im Jahr 1824, als der schwedische Chemiker Jöns Jakob Berzelius, kein geringerer als der Autor von „Die Dosis macht das ein Ding ein Gift ist“, eine später weltbewegende Entdeckung machte.

Bei seinem Versuch, in dem er das Salz Siliciumtetraflourid mit metallischem Kalium erhitzte, entstand, neben dem Salz Kaliumflourid, auch ein amorphes, bisher unbekanntes Pulver. Er benannte es nach dem lateinischen Namen „Silex“ für Kieselstein: Silicium.Das relativ späte Entdecken von Silicium ist umso mehr verwunderlich, als das es in der Natur sehr häufig vorkommt. Allerdings muss man hier zwischen dem elementaren Silicium sowie den Siliciumverbindungen unterscheiden. Während das elementare Silicium kaum bis gar nicht zu finden ist, machen die Silliciumverbindugen, als Oxid (SiO₂) oder im Silicat (SiO₄^2-) gebunden, etwa 48% der Erdkruste aus. Je nach Zusammensetzung und Reinheitsgrad entstehen aus diesen Ionen (-verbindungen) Sand, Quarz, Bergkristall, Kiesel, Feuerstein, sowie die Edelsteinen Achat und Opal. Und auch der Schwarzwald, dessen Grundgebirge aus Granit sowie Gneis besteht, basiert zu etwa 40 Prozent aus Siliciumverbindungen.

Doch von der Entdeckung Berzelius’ bis hin zur heutigen Solarzelle waren lange Forschungen nötig, teils mit zufälligen Beobachtungen, ehe man entdeckte, dass es besonders auf die Reinheit sowie die exakte Kristallstruktur des Siliciums ankommt. Gerade die besonderen Leitereigenschaften machten Silicium zu einem interessanten Stoff. Sind Metalle immer Leiter, so können Nichtmetalle, so sehr man sich auch anstrengt, nie zu einem Leiter werden. Doch genau diese Abgrenzung verbindet nun Silicium, und das nicht nur im Periodensystem der Elemente.Dabei wäre aus dem Siliciumzeitalter beinahe nichts geworden: Bis zum Ende der 1950er-Jahre war die Verarbeitung des chemisch sehr ähnlichen Germaniums kostengünstiger, und das bei gleichen Halbleitereigenschaften.

Erst neue Technologien bei der Siliciumgewinnung führten zum Siegeszug des „Steinelements“.Von da an legte die Siliciumtechnologie jedoch eine beispielslose Entwicklung vor. Besonders mit dem Bau des ersten IC (integrated circus, dt. integrierter Schaltkreis) kam die Produktion ins Rollen. Doch dies sollte nur der Startschuss für die folgende Entwicklung sein: heutige Handys besitzen bereits eine größere Rechenleistung als jene Rechner, die bei der NASA 1969 während des Apollo 11-Fluges die komplette Rechenzentrale einnahmen. Immer neue Produkte auf Grundlage der Silicium(halbleiter)technologie werden Entwickelt: mp3-Player, iPod, oder auch Navigationsgeräte.

Ganz nach dem Motto „kleiner, schneller, besser“! Und ein Ende ist nicht absehbar…