Kleiner Riesen-Speicher aus Bayreuth

Nanotechnik soll extrem hohe Datendichte erlauben

Wissenschaftler aus Bayreuth haben ein einfaches Verfahren entwickelt, mit dem sich die Informationsdichte magnetischer Speichermedien von bisher ca. 0,2 GByte/Quadradzentimeter auf bis zu 45 GByte/Quadratzentimeter erhöhen lassen soll. Entsprechende magnetische Massenspeicher seien recht einfach zu produzieren und würden auf der Fläche einer 1-Euro-Münze die Kapazität von rund 80 DVDs bieten.

Die Bayreuther Wissenschaftler um Dr. Alexander Böker zusammen mit der Gruppe von Prof. Thomas P. Russell von der University of Massachusetts (USA) nutzen dabei Zweikomponentenkunststoffe (Diblockcopolymeren) aus Polystyrol und Poly(2-vinylpyridin).

Diese Kunststoffe bilden eine regelmäßige Struktur aus nanometergroßen Poly(2-vinylpyridin)-Zylindern mit einem Durchmesser von 15 Nanometer mit einem Abstand von 48 Nanometern in einer Polystyrolmatrix aus.

Eine Mischung dieses Blockcopolymers mit 4 Nanometer großen Nanoteilchen, die spezielle Eigenschaften (fluoreszierend oder magnetisch) aufweisen, wird auf ein Trägermaterial gebracht und für zwei Tage auf 170°C erhitzt. Durch den dabei einsetzenden Selbstordnungsprozess werden die Zylinder mit den Nanopartikeln gefüllt (dotiert) und richten sind dann mit ihrer Längsachse senkrecht zum Trägermaterial aus.

Mittels elektronenmikroskopischen Methoden und Röntgenstreuung findet man schließlich, dass sich die dotierten Zylinderchen wie eine Armee von Zinnsoldaten über Bereiche von mehreren Quadratzentimetern Größe anordnen. Den Forschern zu Folge ist dies die erste bekannte symbiotische Selbstordnung in einem synthetischen Material: Die Nanopartikel aggregieren selbstständig in den Poly(2-vinylpyridin)-zylindern und bewirken deren senkrechte Orientierung zum Trägermaterial. Umgekehrt steuert die zylindrische Mikrostruktur des Polymers die regelmäßige räumliche Anordnung der Partikel.

Der Gesamtprozess sei von großer technologischer Bedeutung, so die Forscher, da hiermit in einem Arbeitsschritt eine hohe Ordnung senkrecht orientierter Zylinder und gleichzeitig ihre gezielte Funktionalisierung (Fluoreszenz oder Magnetisierung) erreicht werden kann. Mittels geeigneter magnetischer Adressierung könnten nun Daten mit bisher unerreichter Dichte in die Polymerstruktur eingeschrieben werden. Dabei sollen sich Datendichten erreichen lassen, die um den Faktor 2500 höher sind als bei aktuellen Speichermethoden.