Was für den Autonarren die Pferdestärke, ist für den Festplatten-Freak das Gigabit – und zwar bezogen auf eine bestimmte Fläche, auf einen Quadratzoll, das sind zweieinhalb mal zweieinhalb Zentimeter. Diese Größe besagt, wie viele Magnetbits sich auf der Fläche einer Sonderbriefmarke unterbringen lassen. Und dabei gilt für Autonarren wie für Festplatten-Freaks: Je mehr, desto besser.
"Derzeit hat eine kommerzielle Festplatte eine Speicherdichte von etwa 500 Gigabit pro Quadratzoll. Unser Ziel ist es, zu deutlich höheren Werten zu kommen, so um die zwei Terabit pro Quadratzoll","
sagt Takayuki Homma von der Waseda Universität in Tokio. Zwei Terabit, das sind 2000 Gigabit – also viermal soviel wie bei den heutigen Festplatten. Nur: Mit konventionellen Produktionsverfahren wird sich diese Vervierfachung der Speicherdichte kaum erreichen lassen.
""Derzeit werden Festplatten so hergestellt: Als erstes zerstäubt man ein magnetisches Material. Der Staub setzt sich dann auf einer Unterlage ab und bildet eine feste Beschichtung – das Speichermaterial. Der Nachteil: Die Magnetbits, die dabei entstehen, wachsen recht ungeordnet und in unterschiedlichen Größen auf der Unterlage. Und das begrenzt die Speicherdichte. Will man höhere Dichten erreichen, muss man es schaffen, die Magnetbits gleich groß zu machen und sie möglichst regelmäßig anzuordnen."
Bildlich gesprochen ähneln die Magnetbits auf einer heutigen Festplatte den Fans auf einem Rock-Konzert: dicht gedrängt zwar, aber ziemlich ungeordnet und chaotisch. Die Festplatte der Zukunft entspräche einer Elitekompanie – Soldaten von ähnlicher Statur, stillgestanden in Reih und Glied. Nur: Wie lässt sich so eine Ordnung im Nanomaßstab schaffen? Takayuki Homma setzt auf eine Prägetechnik im Miniformat, Fachbegriff Nano-Imprint.
"Zuerst stellen wir eine Art Stempel her. Er besteht aus Abermillionen winziger, nanometergroßer Noppen, angeordnet zu einem Schachbrettmuster. Den Stempel drücken wir in ein Material, sodass die Nano-Noppen dort winzige Mulden einprägen. Und diese Mulden füllen wir dann mit Nano-Klümpchen aus magnetischem Metall."
Das Resultat sieht in etwa so aus wie eine Eierpappe im Miniformat – wobei die Eier den magnetischen Nanopartikeln entsprechen, die in den Mulden liegen. Homma:
"Es ist uns gelungen, Magnetteilchen von einer Größe von sechs Nanometern in einem Abstand von jeweils 16 Nanometern auf einer Oberfläche zu platzieren, und zwar strikt geordnet. Das entspricht einer Speicherdichte von zwei Terabit pro Quadratzoll!"
Der Haken: Bislang gelingt das Kunststück nur auf einer Fläche, die kaum größer ist als ein Staubkorn.
"Bevor man das Verfahren einsetzen kann, müssen wir größere Stempel entwickeln, mit denen wir eine ganze Festplatte in einem Arbeitsschritt prägen können. Manche Festplatten sind fast so groß wie ein Bierdeckel. Und es ist alles andere als einfach, auf so eine Fläche Abermilliarden von Nanomulden in perfekter Ordnung einzuprägen."
Ob die Technologie wie geplant in drei Jahren marktreif ist – mal abwarten. Ein weiteres Problem ist der Preis. Heute kostet eine Festplatte in der Herstellung weniger als zehn Dollar. Auch künftig soll es nicht viel mehr sein. Und um diese Kostenhürde zu nehmen, werden die Japaner noch einiges an Arbeit investieren müssen.
"Derzeit hat eine kommerzielle Festplatte eine Speicherdichte von etwa 500 Gigabit pro Quadratzoll. Unser Ziel ist es, zu deutlich höheren Werten zu kommen, so um die zwei Terabit pro Quadratzoll","
sagt Takayuki Homma von der Waseda Universität in Tokio. Zwei Terabit, das sind 2000 Gigabit – also viermal soviel wie bei den heutigen Festplatten. Nur: Mit konventionellen Produktionsverfahren wird sich diese Vervierfachung der Speicherdichte kaum erreichen lassen.
""Derzeit werden Festplatten so hergestellt: Als erstes zerstäubt man ein magnetisches Material. Der Staub setzt sich dann auf einer Unterlage ab und bildet eine feste Beschichtung – das Speichermaterial. Der Nachteil: Die Magnetbits, die dabei entstehen, wachsen recht ungeordnet und in unterschiedlichen Größen auf der Unterlage. Und das begrenzt die Speicherdichte. Will man höhere Dichten erreichen, muss man es schaffen, die Magnetbits gleich groß zu machen und sie möglichst regelmäßig anzuordnen."
Bildlich gesprochen ähneln die Magnetbits auf einer heutigen Festplatte den Fans auf einem Rock-Konzert: dicht gedrängt zwar, aber ziemlich ungeordnet und chaotisch. Die Festplatte der Zukunft entspräche einer Elitekompanie – Soldaten von ähnlicher Statur, stillgestanden in Reih und Glied. Nur: Wie lässt sich so eine Ordnung im Nanomaßstab schaffen? Takayuki Homma setzt auf eine Prägetechnik im Miniformat, Fachbegriff Nano-Imprint.
"Zuerst stellen wir eine Art Stempel her. Er besteht aus Abermillionen winziger, nanometergroßer Noppen, angeordnet zu einem Schachbrettmuster. Den Stempel drücken wir in ein Material, sodass die Nano-Noppen dort winzige Mulden einprägen. Und diese Mulden füllen wir dann mit Nano-Klümpchen aus magnetischem Metall."
Das Resultat sieht in etwa so aus wie eine Eierpappe im Miniformat – wobei die Eier den magnetischen Nanopartikeln entsprechen, die in den Mulden liegen. Homma:
"Es ist uns gelungen, Magnetteilchen von einer Größe von sechs Nanometern in einem Abstand von jeweils 16 Nanometern auf einer Oberfläche zu platzieren, und zwar strikt geordnet. Das entspricht einer Speicherdichte von zwei Terabit pro Quadratzoll!"
Der Haken: Bislang gelingt das Kunststück nur auf einer Fläche, die kaum größer ist als ein Staubkorn.
"Bevor man das Verfahren einsetzen kann, müssen wir größere Stempel entwickeln, mit denen wir eine ganze Festplatte in einem Arbeitsschritt prägen können. Manche Festplatten sind fast so groß wie ein Bierdeckel. Und es ist alles andere als einfach, auf so eine Fläche Abermilliarden von Nanomulden in perfekter Ordnung einzuprägen."
Ob die Technologie wie geplant in drei Jahren marktreif ist – mal abwarten. Ein weiteres Problem ist der Preis. Heute kostet eine Festplatte in der Herstellung weniger als zehn Dollar. Auch künftig soll es nicht viel mehr sein. Und um diese Kostenhürde zu nehmen, werden die Japaner noch einiges an Arbeit investieren müssen.