Einfaches Speicherungsverfahren mit großer Informationsdichte entwickelt

An der Universität Bayreuth ist in der Gruppe von Dr. Alexander Böker am Lehrstuhl für Physikalische Chemie II im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit Prof. Thomas P. Russell von der University of Massachusetts (USA), ein einfaches Verfahren entwickelt worden, das es erlaubt, Speichermedien mit einer Informationsdichte von 90 GB/cm2 herzustellen, wie kürzlich in der Zeitschrift Nature berichtet wurde(Ausgabe vom 3. März 2005). Dies bedeutet, dass die Daten von ca. 80 Standard DVDs auf der Fläche einer Ein-Euro-Münze gespeichert werden können.

Um die stark ansteigenden elektronischen Datenmengen der heutigen Zeit zu bewältigen, sind immer schnellere und leistungsfähige Speichermedien notwendig. Daher arbeiten viele Computerfirmen an Prozessen, die Kapazität von magnetischen Datenträgern zu vergrößern.

Wie kürzlich in der Zeitschrift Nature berichtet (Ausgabe vom 3. März 2005), ist an der Universität Bayreuth in der Gruppe von Dr. Alexander Böker am Lehrstuhl für Physikalische Chemie II im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit Prof. Thomas P. Russell von der University of Massachusetts (USA), ein einfaches Verfahren entwickelt worden, das es erlaubt, Speichermedien mit einer Informationsdichte von 90 GB/cm2 herzustellen. Dies bedeutet, dass die Daten von ca. 80 Standard DVDs auf der Fläche einer Ein-Euro-Münze gespeichert werden können.

Der Prozess basiert auf der Nutzung von Zweikomponentenkunststoffen (Diblockcopolymeren) aus Polystyrol und Poly(2-vinylpyridin). Diese Kunststoffe bilden eine regelmäßige Struktur aus nanometergroßen Poly(2-vinylpyridin)-Zylindern (Durchmesser = 15 Nanometer, d.h. 10.000-mal dünner als ein menschliches Haar) 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 (siehe Abbildung 1B). Mittels Rasterkraftmikroskopie (Abbildung 1A), elektronenmikroskopischen Methoden und Röntgenstreuung findet man schließlich, dass sich die dotierten Zylinderchen wie eine Armee von Zinnsoldaten über Bereiche von mehreren Quadratzentimetern Größe anordnen. Es handelt sich hierbei um 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 ist von großer technologischer Bedeutung, 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 können nun Daten mit bisher unerreichter Dichte in die Polymerstruktur eingeschrieben werden.
Der analoge Selbstordnungsprozess, basierend auf biochemisch programmierbaren, nanometergroßen Proteinteilchen (z. B. Ferritin) und einem Blockcopolymer, wurde ebenfalls untersucht.