Pionier der Memristoren
Rainer Waser mit Sonderausgabe von Advanced Electronic Materials geehrt.
Rainer Waser hat mit seiner Forschung die Technologie memristiver Bauelemente neu belebt und weiter in Richtung Anwendung getrieben. Seine Erkenntnisse bilden das wissenschaftliche Fundament für neuartige Bauelemente, die zukünftig in vom menschlichen Gehirn inspirierten neuromorphen Computern zum Einsatz kommen könnten. Das international anerkannte Fachmagazin Advanced Electronic Materials hat dem vielfach ausgezeichneten Pionier, der am Forschungszentrum Jülich und der RWTH Aachen University forscht und lehrt, nun eine ganz besondere Ehrung zukommen lassen und nachträglich zur Feier seines 65. Geburtstags eine Sonderausgabe vorgelegt.
Der Wissenschaftler, der am heutigen Freitag 67 Jahre alt wird, war seiner Zeit schon immer weit voraus. Das Vorwort beschreibt ihn als modernen Wissenschaftler, als „physikalischen Chemiker“, dessen Interessen sich seit Beginn seiner Karriere weit über klassische Disziplingrenzen hinweg erstreckten; neben der Chemie und Physik ging es insbesondere immer wieder um ingenieurwissenschaftliche Fragestellungen. Herausgegeben wurde die Ausgabe von Wasers langjährigem Mitarbeiter Ilia Valov sowie Tsuyoshi Haisegawa von der japanischen Waseda University und Dmitri Strukov von der US-amerikanischen University of California – alle drei selbst führende Memristor-Experten.
Rainer Wasers interdisziplinäre Vernetzung und Tätigkeit spiegelt sich in zahlreichen Auszeichnungen wider. Seine Arbeit als Post-Doktorand im Aachener Forschungslabor von Philips wurde 1984 von der American Ceramic Society als beste wissenschaftliche Publikation der Dekade gewürdigt. Einige Jahre später beteiligte sich Waser als einziger nicht-amerikanischer Forscher an einem breit angelegten Forschungsprojekt der US-amerikanischen Forschungs- und Regierungsorganisation DARPA zu sogenannten High-k-Dielektrika. Diese wurden benötigt, weil die Entwicklung mikroelektronischer Bauelemente im Zuge der fortlaufenden Miniaturisierung an physikalische Grenzen stieß. Die Arbeit wurde im Jahr 2000 durch den weltweit größten Technik-Verband, die IEEE, ausgezeichnet.
Rainer Wasers vielleicht größter wissenschaftlicher Erfolg war die Lösung eines jahrzehntealten Rätsels. In den Jahren 2006 und 2007 legte er erstmals eine Erklärung für das resistive Schalten vor. Das Phänomen war seit den 1960er Jahren bekannt, für den praktischen Einsatz jedoch zu instabil. Waser wies nach, dass der Effekt auf elektrochemischen Prozessen und der Bewegung von Sauerstoffionen beruht. Darauf basierende memristive Bauelemente besitzen einen veränderlichen elektrischen Widerstand. Dieser lässt sich durch das Anlegen einer äußeren Spannung verändern und wieder zurücksetzen, im Idealfall stufenlos. Ähnliche Eigenschaften weisen auch die Nervenzellen im menschlichen Gehirn auf. Die Bauelemente gelten daher als vielversprechende Basis für neuromorphe Schaltungen und das In-Memory-Computing, bei dem Rechnen und Speichern analog zum menschlichen Gehirn nicht mehr räumlich getrennt, sondern am selben Ort stattfinden.
In den Folgejahren hat Rainer Waser die Forschung zu diesen zukunftsweisenden memristiven Bauelementen stetig erweitert und intensiviert, was ihm 2014 den renommierten Leibniz-Preis einbrachte. Nach einem Forschungsaufenthalt an der Stanford University im Jahr 2016 gelang es Waser und seinem Team 2019, das Strukturwandelprojekt „NEUROTEC – Neuroinspirierte künstliche Intelligenztechnologien für die Elektronik der Zukunft“ einzuwerben. Dabei geht es darum, gemeinsam mit Unternehmen und Forschungsinstituten im Rheinischen Revier Basistechnologien für das neuromorphe Computing und weitere alternative Computing-Konzepte zu entwickeln. Das Projekt ging Ende 2021 in seine zweite Phase und wird bis 2026 mit 36,5 Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.
FZJ / DE
