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Neue Technik lässt DVD-Speicherkapazität alt aussehen

Eine Gruppe von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Biochemie in Martinsried bei München hat eine neue Methode zur Speicherung großer Datenmengen entwickelt. Dabei wird die Oberfläche eines zweiatomigen Kristalls mit Hilfe eines Ionenstrahls in kontrollierter Weise beschädigt, und diese Schadstellen lassen sich anschließend durch mit einer winzigen Spitze aus konzentriertem Infrarotlicht auslesen. Darüber berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin Nature Materials (September 2004).

Rainer Hillenbrand und seine Kollegen ritzten in ihrem Experiment zunächst in eine hochreine Oberfläche eines Siliziumkarbid-Kristalls ein Schachbrettmuster mittels eines energetischen Ionenstrahls ein. Dabei zerstörte der Strahl lokal die Anordnung der Oberflächenatome, so dass sich Oberflächenfehlstellen einer Größe von etwa 0,2 bis 1,6 Mikrometern ausbildeten.

Um zu untersuchen, ob sich eine derartig mit „Bits“ beschriebene Oberfläche zur Speicherung von Daten eignet, untersuchten die Forscher den Kristall anschließend mit Infrarotlicht einer Wellenlänge von zehn Mikrometern. Siliziumkarbid kann nämlich mit Infrarotlicht zu kontrollierten Gitterschwingungen seiner Atome angeregt werden, so genannten Phonon-Polaritonen.

Da die Größe des Bit-Musters allerdings viel kleiner war als die Wellenlänge des verwendeten Lichts, mussten die Forscher einen aus der optischen Nahfeldmikroskopie bekannten Trick zur Konzentration des Lichts auf einen Bereich unterhalb des Beugungslimits anwenden. Dabei rastert eine winzige Metallspitze mit einem Krümmungsradius von nur wenigen Nanometern die Oberfläche ab. Wenn nun ein Lichtstrahl von der Seite auf diese Spitze auftrifft, so entsteht unter ihr ein Bereich stark erhöhter Lichtintensität.

Auf diese Weise konnte das Schachbrettmuster der Oberfläche abgebildet werden ? mit einer Auflösung, die etwa einen Faktor Hundert unterhalb des Beugungslimits (hier etwa fünf Mikrometer) lag. Die Forscher glauben, dass ihre Methode in Zukunft zur Herstellung neuartiger Datenspeicher eingesetzt werden kann. Dies ist umso interessanter, da in den letzten Jahren auch entscheidende Durchbrüche in der Herstellung hochreiner Siliziumkarbid-Kristalle erzielt worden sind.

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Stefan Maier
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