Digitalkameras, Handys und Persönliche Digitale Assistenten brauchen immer mehr Speicherplatz. Acht Gigabyte für ein Video, 20 Gigabyte für ein Navigationssystems, oder mal eben zehn Gigabyte für die Rohdaten der aufgenommenen Digitalfotos – Die Datenflut steigt. Herkömmliche Speichermedien wie Flash-Karten oder Memory Sticks stoßen da rasch an ihre Grenzen. Die Lochkarte im Nanometer-Maßstab, die Wissenschaftler am IBM-Forschungslabor Rüschlikon derzeit entwickeln bietet hier eine Lösung. Projektleiter Johannes Windeln hat auch schon klare Vorstellungen von den Einsatzbereichen der Nano-Lochkarte.
"Wir glauben, dass dieses Produkt ideal in den Bereichen anwendbar ist, wo heute Flash-Speicher verwendet werden, wo aber die Speicherkapazität nicht ausreicht. Mit einer Speicherkapazität von einem Terabit pro Quadratzoll denken wir durchaus daran, dass so etwas einen Routineeinsatz in mobilen Telefonen haben kann, wo nicht nur GPS-Systems mit großen Landkarten viel Speicherplatz erfordern, eben auch Dinge wie Filme, die man nachts aus dem Netz herunter lädt, die man sich morgens während der Bahnfahrt anschauen will oder Audio, Musiktitel."
Alle diese Daten werden von winzigen Silizium-Spitzen, die einen Durchmesser weniger als zehn Nanometern haben, auf eine dünne Lochkarte aus Plastik gestanzt. Karin Vay aus dem Rüschlikoner Labor erklärt, wie das geht:
"Das Funktionsprinzip ist sehr einfach. Wir haben eine feine Spitze, und diese kleine Spitze drückt dann in eine Kunststoffoberfläche kleine Vertiefungen. Diese kleinen Vertiefungen stehen dann für eine logische Eins, wo keine Vertiefung ist, haben wir eine logische Null. Und so können wir das Bitmuster abbilden."
4000 dieser Datenstanzer aus Silizium arbeiten immer gleichzeitig, um Daten aufzuzeichnen, zu lesen oder zu löschen. Federzungen nennen die Wissenschaftler diese wie ein kleines V aussehenden Silizium-Spitzen. Nur 70 Tausendstelmillimeter ist solch ein Nano-Datenstanzer lang. Und an den Enden der beiden Zungen des V-förmigen Stanzers ist ein Sensor angebracht, der die Daten ausliest und immer dann., wenn er eine Vertiefung wahrnimmt, ein Bit an den Prozessor, die Zentraleinheit eines Handys oder einer digitalen Kamera sendet. Geschrieben werden die Daten auf den Plastikfilm mit einem kleinen Widerstand, der pro Bit eine Vertiefung in die Plastikfolie stanzt. Jeweils 4000 Bits werden gleichzeitig bearbeitet, denn 4000 Silizium-Federzungen arbeiten parallel. Karin Vay:
"Jede dieser Vertiefungen hat ungefähr einen Durchmesser von zehn Nanometer, das heißt also wirklich nur wenige Atome. Auf diese Weise können wir mit diesen winzigen Vertiefungen eine sehr hohe Speicherdichte erzeugen. Im Labor haben wir im Moment ein Terabit. Um das mal in ein Bild umzusetzen, würde das bedeuten, den Inhalt von 25 DVDs auf der Fläche einer Briefmarke."
Für einen USB-Stick wäre das schon eine enorme Speicherkapazität. Das größte Interesse findet die Millipede-Nanolochkarte bei den Handyherstellern. Denn dieser nanomechanische Datenspeicher bietet nicht nur die Aufnahmekapazität von wahlweise 25, 50 oder 75 DVDs, sondern verbraucht auch nur sehr wenig Strom, schont also den Handy Akku, und ist schockresistent. Also auch, wenn das Handy mit der Millipede-Nanolochkarte einmal hinfällt, den Daten passiert nichts. Hersteller von Digitalkameras, wie Canon oder Nikon, haben natürlich auch schon ihr Interesse an Millipede angemeldet. Die Wissenschaftler rechnen allerdings erst in zwei bis drei Jahren mit marktreifen Produkten.
"Wir glauben, dass dieses Produkt ideal in den Bereichen anwendbar ist, wo heute Flash-Speicher verwendet werden, wo aber die Speicherkapazität nicht ausreicht. Mit einer Speicherkapazität von einem Terabit pro Quadratzoll denken wir durchaus daran, dass so etwas einen Routineeinsatz in mobilen Telefonen haben kann, wo nicht nur GPS-Systems mit großen Landkarten viel Speicherplatz erfordern, eben auch Dinge wie Filme, die man nachts aus dem Netz herunter lädt, die man sich morgens während der Bahnfahrt anschauen will oder Audio, Musiktitel."
Alle diese Daten werden von winzigen Silizium-Spitzen, die einen Durchmesser weniger als zehn Nanometern haben, auf eine dünne Lochkarte aus Plastik gestanzt. Karin Vay aus dem Rüschlikoner Labor erklärt, wie das geht:
"Das Funktionsprinzip ist sehr einfach. Wir haben eine feine Spitze, und diese kleine Spitze drückt dann in eine Kunststoffoberfläche kleine Vertiefungen. Diese kleinen Vertiefungen stehen dann für eine logische Eins, wo keine Vertiefung ist, haben wir eine logische Null. Und so können wir das Bitmuster abbilden."
4000 dieser Datenstanzer aus Silizium arbeiten immer gleichzeitig, um Daten aufzuzeichnen, zu lesen oder zu löschen. Federzungen nennen die Wissenschaftler diese wie ein kleines V aussehenden Silizium-Spitzen. Nur 70 Tausendstelmillimeter ist solch ein Nano-Datenstanzer lang. Und an den Enden der beiden Zungen des V-förmigen Stanzers ist ein Sensor angebracht, der die Daten ausliest und immer dann., wenn er eine Vertiefung wahrnimmt, ein Bit an den Prozessor, die Zentraleinheit eines Handys oder einer digitalen Kamera sendet. Geschrieben werden die Daten auf den Plastikfilm mit einem kleinen Widerstand, der pro Bit eine Vertiefung in die Plastikfolie stanzt. Jeweils 4000 Bits werden gleichzeitig bearbeitet, denn 4000 Silizium-Federzungen arbeiten parallel. Karin Vay:
"Jede dieser Vertiefungen hat ungefähr einen Durchmesser von zehn Nanometer, das heißt also wirklich nur wenige Atome. Auf diese Weise können wir mit diesen winzigen Vertiefungen eine sehr hohe Speicherdichte erzeugen. Im Labor haben wir im Moment ein Terabit. Um das mal in ein Bild umzusetzen, würde das bedeuten, den Inhalt von 25 DVDs auf der Fläche einer Briefmarke."
Für einen USB-Stick wäre das schon eine enorme Speicherkapazität. Das größte Interesse findet die Millipede-Nanolochkarte bei den Handyherstellern. Denn dieser nanomechanische Datenspeicher bietet nicht nur die Aufnahmekapazität von wahlweise 25, 50 oder 75 DVDs, sondern verbraucht auch nur sehr wenig Strom, schont also den Handy Akku, und ist schockresistent. Also auch, wenn das Handy mit der Millipede-Nanolochkarte einmal hinfällt, den Daten passiert nichts. Hersteller von Digitalkameras, wie Canon oder Nikon, haben natürlich auch schon ihr Interesse an Millipede angemeldet. Die Wissenschaftler rechnen allerdings erst in zwei bis drei Jahren mit marktreifen Produkten.