IBM: Datenspeicherung mit Nanotechnologie

Jede der Nadeln auf einem Millipede-Chip ist mit einem Wärmewiderstand und einer scharfen Spitze ausgestattet. Um eine Vertiefung zu machen, erhitzt der Widerstand die Spitze und das weniger als einen Mikrometer von ihr entfernte Polymer-Speichermedium auf 400 Grad Celsius. Daraufhin wird die heiße Spitze in den Film eingetaucht, wodurch eine Delle entsteht.

Zum Auslesen der gespeicherten Daten werde die Spitze nur auf 300 Grad Celsius erhitzt, teilte Vettiger mit. Dadurch kann die Spitze das in den Film eingelassene Muster interpretieren, ohne die Struktur der Vertiefungen selbst zu verändern. Im Gegensatz zu Festplatten, bei denen sich eine Nadel bewegt, um Daten zu lokalisieren, sind die Spitzen bei Millipede unbeweglich, und der Film bewegt sich an ihnen vorbei.

„Die Anzahl der parallel arbeitenden Spitzen bestimmt die Lese-Schreib-Geschwindigkeit“, sagte Vettiger.

Durch Neuerhitzung und horizontale Ausdehnung des Films können Millipede-Chips wiederverwendet werden. Trotz der extremen Temperaturen sei der experimentelle Prototyp relativ stabil, bemerkte Vettiger. Die Spitze behält die Temperatur von 400 Grad Celsius nur für einige Millisekunden bei. Die geringe Größe des Chips bedeutet auch, dass nur wenig Elektrizität nötig ist, um die Nadeln auf solche Temperaturen zu bringen.

Vettiger zufolge stellen Vibrationen, Produkt-Gehäuse und die von anderen internen Komponenten ausgehende Hitze Probleme dar, allerdings sind diese nicht unüberwindlich.

Millipede ist zudem Teil von IBMs Bemühungen zur Förderung der Nanotechnologie, der Wissenschaft von der Herstellung von Chips und anderen Geräten aus Komponenten, die 100 Nanometer oder noch weniger messen.

Die heutigen Halbleiter bestehen üblicherweise aus Transistoren und anderen Komponenten, die in der Länge zwischen 180 und 130 Nanometer messen. Die 100-Nanometer-Grenze ist wichtiger als andere Meilensteine (wie z.B. der Sprung von 180 auf 130 Nanometer), da sich einigen Forschern zufolge das Verhalten der Materie bei diesem Niveau zu verändern beginnt.

„Die Nano-Skala ist nachhaltig verschieden und einzigartig – die Eigenschaften der Materie verändern sich mit den Ausmaßen oder der Form“, sagte R. Stanley Williams, Mitarbeiter von Hewlett-Packard und Leiter der Quantum Sciences Research Laboratories dieser Firma. „Elektronen verhalten sich nicht mehr wie Felsbrocken, wie dies bei den derzeitigen elektronischen Geräten der Fall ist. Elektronen verhalten sich wie Wellen.“

Es kann noch 15 bis 20 Jahre dauern, bis Kohlenstoff-Nanoröhren, eine der am meisten diskutierten Entwicklungen im Bereich der Nanotechnologie – die häufig als Synonym für die Nanotechnologie insgesamt verwendet wird – auf den Markt kommen.

Bis dahin werden Unternehmen allerdings Produkte aus Silikon herausbringen, die ebenfalls der Definition der Nanotechnologie entsprechen. Intel und die meisten anderen Halbleiter-Hersteller werden beispielsweise im nächsten Jahr Chips auf den Markt bringen, deren Teile im Durchschnitt 90 Nanometer messen.

Millipede-Chips sind ein Beispiel für die Silikon-Nanotechnologie. „Die für die Herstellung dieser Chips benötigten Produktions-Techniken sind sämtlich von Techniken für die Produktion von Halbleitern abgeleitet“, sagte Vettiger.