Mit millionstel Millimeter kleinen Löchern können Schweizer Wissenschaftler den Inhalt von 25 DVDs in einer Briefmarken großen Plastikschicht speichern. Winzige Nadeln schreiben die Datenpunkte so dicht in das Material, dass die Speicherdichte von einer Billion Bits (Terabit) pro Quadratzoll aktuelle Magnetspeicher um das Zwanzigfache überrunden. Dieses bahnbrechende Ergebnis der Nanomechanik präsentieren die Forscher im Fachblatt “IEEE Transactions on Nanotechnology” (Juni 2002).
Während die heute eingesetzten Speichertechnologien allmählich an fundamentale Grenzen stoßen, steht unser nanomechanischer Ansatz erst am Anfang und hat ein Entwicklungspotential für tausendfach höhere Speicherdichte, sagt Nobelpreisträger Gerd Binnig, der wesentlich zu diesem Ergebnis des IBM Forschungslabors in Rüschlikon bei Zürich beigetragen hat. Die hohe Dichte erreichten sie mit einer dünnen Silizium-Spitze, die Vertiefungen mit einem Durchmesser von gerade zehn Nanometern in einen Polymerfilm drückt. In einem Prototypen dieses “Millipede” (Tausendfüßler) ?Speichers hängten die Forscher mehr als tausend Spitzen an V-förmige Federzungen.
Elektromagnetisch gesteuert und effektiv gegen Erschütterungen gedämpft schmelzen die auf 400 Grad Celsius aufgeheizten Nadeln kleine Löcher in die Polymerschicht. Abgekühlt auf 300 Grad können diese Datenpunkte wieder ausgelesen werden. Dieser Datenspeicher, der im Prinzip mit einer klassischen Lochkarte aus den Anfängen der Computertechnik vergleichbar ist, lässt sich bis zu 100.000 mal wieder beschreiben. Dazu setzen die Nadelspitzen leicht versetzt auf die Kunststofffolie auf und schmelzen ein neues Loch, deren Ränder mit den vorhandenen Löchern überlappen. Dadurch werden die alten Daten gelöscht.
“Da nanometerscharfe Spitzen einzelne Atome adressieren können, sind Verbesserungen weit über den Terabit-Meilenstein hinaus möglich”, denkt Binnig. Doch neben der Steigerung der Datendichte wollen die Forscher auch die Schreib- und Lesegeschwindigkeit von derzeit einigen Kilobits pro Sekunde und Nadelspitze weiter erhöhen. Erste Versuche zeigten bereits, dass einzelne Spitzen auch bis zu zwei Megabits pro Sekunde schreiben können.
Bei einem Stromverbrauch von rund 100 Milliwatt denken die Forscher an eine Anwendung in kleinen Speicherkarten, ähnlich den heutigen Compact-Flash-Modulen oder Memory-Sticks. IBM sieht bei diesem Flash-Memory in naher Zukunft eine Grenze von ein bis zwei Gigabytes. Mit der Millipede-Technologie sollen bis zu 15 GB erreicht werden können. “Millipede könnte mobilen Geräten wie PDAs, Mobiltelefonen und multifunktionalen Armbanduhren enorme Speicherkapazität verleihen”, sagt dazu Projektleiter Peter Vettiger.
Jan Oliver Löfken
