Magnetische Computer-Festplatten wurden in den letzten Jahrzehnten immer kleiner und können dennoch mehr Daten fassen. Das ist nur möglich, weil die magnetischen Datenbits auf den Datenträgern immer kleiner werden. Diese Strukturen in Computer-Festplatten sind heute so klein, dass diese Technologie die 100-Nanometer-Grenze zur Nanotechnologie längst unterschritten hat.
Das Funktionsprinzip von heutigen Computer-Festplatten: Zum "Lesen" fährt der Schreib-Lese-Kopf alle magnetischen Bereiche, die magnetischen Bits, auf den Festplatten-Scheiben an und fragt deren magnetische Ausrichtung ab. Ein magnetisches Bit kann ähnlich dem Nord- und Südpol eines Stabmagneten zwei Zustände annehmen, die sich als "0" und "1" darstellen lassen. Um Daten zu "schreiben", zwingt der Schreib-Lese-Kopf den Bits eine andere magnetische Ausrichtung auf.
Flash-Speicher kennt man aus microSD-Speicherkarten oder von SSD-Festplatten. Da diese energiesparende Speicher-Technologie auf Halbleitertechnik basiert, ohne bewegliche Bauteile auskommt und auch nach Abschalten der Stromversorgung die Daten dauerhaft speichert, wird sie hauptsächlich in mobilen Geräten wie in Laptops, Smartphones, MP3-Playern und USB-Sticks verwendet.
In den Speicherchips befinden sich die einzelnen Speicherzellen, die von einer wenige nanometer-dicken, isolierenden Oxidschicht umgeben werden.
Das Beschreiben und Löschen der Speicherzellen ist nur mit Hilfe des quantenmechanischen Tunneleffekts möglich. Jeder Schreib- oder Löschvorgang beschädigt die Oxidschicht, bis sie die isolierende Wirkung verliert und nach 3.000 bis 100.000 Speicher- bzw. Löschzyklen unbrauchbar ist.
Skyrmionen können mit Hilfe des elektrischen Stroms auf einer Oberfläche bewegt werden, so dass man Skyrmionen an einem fest installierten Schreib-Lese-Kopf "vorbeifließen" lassen könnte. Damit wäre der Bau einer geräuschlosen Festplatte mit gigantischer Speicherkapazität und ohne mechanische Bauteile möglich.
Exponat "Magnetischer Datenspeicher"
Magnetischer Datenspeicher, Baujahr ca. 1980 mit einer Speicherkapazität 10 MByte.
Keine Nanotechnologie!
Nur Referenzobjekt.
Anwendung: Dieses Laufwerk stammt von einer Trabrennbahn und wurde dort bis Mitte der 90er Jahre benutzt.
Control Data Corporation – Magnetic Peripherals inc
Exponat "Verschiedene Computer-Festplatten"
- Baujahr 1990: 5,25 Zoll Seagate ST -296 N - 84 MB
- Baujahr 1995: 3,5 Zoll Conner CFS1275A - 1,2 GB
- Baujahr 1996: 2 Zoll Seagate ST 51080 A - 1 GB
- Baujahr 2001: 1 Zoll IBM Microdrive - 340 MB
Keine Nanotechnologie!
Nur Referenzobjekte.
Anwendung: Datenspeicher für Computer.
Verschiedene Hersteller
Exponat "High-Speed - Datenträger von morgen"
Nicht nur die Datenbits werden immer kleiner, auch die Schreib- und Leseköpfe müssen immer feiner und präziser werden. Eine Möglichkeit dafür ist, Lese- und Schreibköpfe wie die Sonde eines Rastersondenmikroskops zu konstruieren.
In diesem Versuchsaufbau wurde ein Hochgeschwindigkeits-Nanospeichersystem erforscht.
Anwendung: Versuchsaufbau für einen Nanospeicher
Universität Hamburg, Fachbereich Physik,
Arbeitsgruppe "Rastersondenmethoden" von Prof. Dr. R. Wiesendanger
Exponat "Flash-Speicherkarten"
Die Speicherzellen von Flash-Speichern bestehen aus Halbleitermaterialien und sind von einer isolierenden Oxidschicht umgeben, die nur wenige
Nanometer dick ist. Das Beschreiben und Löschen der Speicherzellen ist nur mit Hilfe eines Effekts der Nanotechnologie, dem quantenmechanischen Tunneleffekt, möglich. Die Speicherzellen von aktuellen Flash-Speichern sind nur noch 30 nm x 30 nm groß und werden immer kleiner.
Anwendung: Speicher für mobile Geräte
Verschiedene Hersteller
