Infrarotlicht für neuen Datenspeicher

Forscher der Nano-Photonics Gruppe am Max-Planck-Institut für Biochemie haben eine neuartige infrarot-optische Nanotechnologie entwickelt, die auf Kristallgitter-Schwingungen (Phononen) beruht. Mit Hilfe der „Phonon-Photonik“ sind bisher undenkbare Anwendungen von Infrarotlicht möglich. So konnten die Forscher mit Hilfe von Infrarotlicht erstmals die Qualität von Kristallen mit nanoskopischer Auflösung analysieren.

Seit einigen Jahren arbeiten die Martinsrieder Wissenschaftler an der Entwicklung einer neuartigen Mikroskopie-Technik, die mit einer optischen Antenne Auflösungen unabhängig von der Wellenlänge des eingesetzten Lichts ermöglicht und die Vorteile der Infrarotspektroskopie auch für die Nanoanalytik nutzbar macht. Bei ihrem so genannten Nahfeldmikroskop rastert eine extrem feine Abtastnadel eine Oberfläche ab. Gleichzeitig bündelt die Nadel das dabei eingestrahlte Licht, ähnlich wie eine Antenne, zu einem winzigen Leuchtfleck, bis zu 300-mal stärker als die beste Fokussierlinse.

Vor zwei Jahren hatten die Wissenschaftler nachgewiesen, dass sie mit dem gebündelten Infrarotlicht Gitterschwingungen in polaren Kristallen anregen können. Jetzt ist Nenad Ocelic und Rainer Hildebrand der experimentelle Nachweis gelungen, dass man durch Anregung von Gitterschwingungen mit einem Nahfeldmikroskop tatsächlich die Qualität von Kristallen abbilden kann. Die Auflösung ist dabei 100-mal besser als die von konventionellen Infrarot-Mikroskopen. Mit dieser Erkenntnis öffnen sich neue und überraschende Perspektiven für die optische Datenspeicherung. Die kleinsten Strukturen (Bits), die die Forscher herstellen und nachweisen konnten, sind jetzt schon 100-mal kleiner als die Wellenlänge des Infrarotlichts.

Obwohl die benutze Wellenlänge etwa 20-mal länger ist als die von sichtbarem Licht, das zum Lesen von optischen Datenspeichern eingesetzt wird, konnten die Forscher mit ihrem Bit-Muster bereits eine Speicherdichte jenseits der von DVDs erreichen. „Durch eine weitere Optimierung unserer Technik sollten Speicherdichten von bis zu einem Terabit pro Quadratzentimeter möglich sein“, so Hildebrandt.