Ein superkompakter "Wurm"

Revolutionärer Datenspeicher aus Kunststoff und Silizium

Plastik ist ein preiswertes, flexibles, leichtes, dauerhaftes und gut zu verarbeitendes Material. In vielen technologischen Bereichen wird es bereits als kommerziell interessantes, in gewissem Umfang leitfähiges oder leuchtendes Bauelement eingesetzt. In Dioden, Transistoren oder LED-Displays findet es sich seit geraumer Zeit (vgl. Organische bunte Leuchtdioden für Moblitelefone). Bisher wenig geforscht wurde dagegen zu den potenziellen Möglichkeiten der Nutzung von Kunststoff im Bereich der elektronischen Speicher. Das ändert sich gerade.

Schematischer Aufbau des neuen WORM-Speichers, oben konzeptueller Blick auf den Aufbau des hybriden Speichers, unten Diagramm der verwendeten Elemente und die chemische Strukturformel, Bild: Princeton University/Hewlett Packard

Sven Möller und Stephan R. Forrest von der Princeton University sowie Craig Perlov, Warren Jackson und Carl Taussig von den Hewlett-Packard Laboratories stellen im Wissenschaftsmagazin Nature ihren Datenspeicher aus Plastik und Silizium vor. "Wir schaffen einen Hybrid", meint Co-Autor Stephen Forrest, "wir stellen ein Gerät her, das sowohl organisch (das Plastik-Polymer) wie zur selben Zeit anorganisch (das dünn geschichtete Silizium) ist." Sie entwickelten den Prototyp eines WORM (Write-Once Read-Many-Times), ein Speichermedium, das nur einmal beschrieben, aber beliebig oft gelesen werden kann.

WORMs kommen zur Anwendung, wenn große Datenmengen archiviert werden sollen. Die Inhalte sind unlöschbar fixiert und können nicht mehr geändert werden. Von ihrer Funktion her sind sie den im Alltag weit verbreiteten CD-Roms ähnlich. Um sie zu lesen, bedarf der wurmige Dauerspeicher aber keines Lasers, er kann direkt mit einem elektronischen Schaltkreis verbunden werden. Möller und Kollegen haben nun einen völlig neuen Typ von WORM entwickelt. Sie kombinieren ein elektrochemisches Polymer und ein konventionelles, dünn geschichtetes Siliziumelement und verbinden die völlig verschiedenen Materialien zu einem papierdünnen Speicher. Ihr Gerät ist superkompakt und einer CD überlegen, weil es schneller und einfacher zu nutzen ist. Und es kommt ohne bewegliche Teile wie Motorantrieb und Laser aus, dadurch gleicht es eher einem konventionellen elektronischen Speicherchip und es lassen sich mit ihm sehr viel kleinere Geräte realisieren.

Die Gruppe um Möller experimentierte mit einem gebräuchlichen, durchsichtigen Polymer namens PEDOT, das seit Jahren zur Beschichtung von fotografischem Film und seit neuestem auch für Solarzellen und Video-Displays eingesetzt wird. PEDOT leitet bei niedriger Spannung Strom, bei höherer Spannung aber nicht mehr. Durch die Vereinigung dieser gegensätzlichen Eigenschaft kann man ihn gut als Schalterelement verwenden. Daten können in den neuen WORM-Speicher eingegeben werden, indem durch Variation der Spannung einzelne Pixel in einem Raster von der leitenden in die nicht leitende Form überführt werden.

Die Wissenschaftler machten Tests und sind überzeugt, dass sich ein Gigabyte Information in einem Würfel von gerade mal einem Kubikzentimeter Größe speichern lässt. Und das in weniger einer Sekunde. Gerade für digitale Bilder und Video-Daten würde sich diese Form der Abspeicherung anbieten. Weitere Vorteile des neuen Teiles sind geringe Materialkosten, wenig Gewicht und einfache Verarbeitbarkeit des Materials. Besonders die niedrigen Herstellungskosten machen den WORM attraktiv, er lässt andere, wieder beschreibbare Speicher blass aussehen, da er wirtschaftlicher ist - wenn alles so weiterläuft wie bisher und eine Massenproduktion stattfinden kann. Bis das neue Speichermedium auf den Markt kommt, wird es nach Einschätzung des Forscher-Teams allerdings noch bis zu fünf Jahre dauern.

Finanzielle Interessen sind im Spiel. Die Forschungsarbeit wurde durch die National Science Foundation gefördert, die Universität Princeton hat ein Patent angemeldet. Die Firma Hewlett-Packard hat eine Option auf die Lizenzrechte der neuen Technologie.

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