Mit dem kleinsten QR-Code der Welt ins Guinness Buch der Rekorde? Was klingt wie eine technologische Spielerei, bedeutet tatsächlich großes Potenzial für die langfristige Datenspeicherung. Gemeinsam mit dem österreichisch-deutschen Speichertechnologie-Unternehmen Cerabyte haben Forschende des Instituts für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie der Technischen Universität Wien / TU Wien diesen Mini-QR-Code entwickelt. Die Fläche des Codes ist 1,98 Quadratmikrometer groß und damit kleiner als die meisten Bakterien. Gelesen werden kann er nur mit einem Elektronenmikroskop. Das keramische Material, auf dem er aufgetragen wurde, ist stabil und haltbar. Und das bedeutet neue Möglichkeiten für das langfristige und energieeffiziente Speichern von Daten.
Nicht die Größe des Weltrekord-QR-Codes ist das Bemerkenswerte. Strukturen im Mikrometerbereich zu erzeugen, ist nichts Ungewöhnliches mehr. Auch Muster aus einzelnen Atomen lassen sich heute herstellen. Aber daraus lässt sich kein stabiler QR-Code generieren, weil die Atome wandern und dadurch Information verloren geht. Entscheidend ist das Material: Für die Beschichtung von Hochleistungs-Werkzeugen werden keramische Dünnfilme verwendet. Das Material bleibt auch unter Extrembedingungen stabil und haltbar, und das macht es ideal für die Datenspeicherung. Herkömmliche magnetische und elektrische Datenspeicher sind kurzlebig, und Daten, die so gespeichert werden, lassen sich nur durch ständige Energiezufuhr, aufwändige Kühlung und regelmäßige Daten-Migration erhalten. In frühen Kulturen wurden Informationen in Stein gemeißelt, Wissen, das heute noch verfügbar ist – mit der keramischen Speichermedien wird ein ähnlicher Ansatz verfolgt.
Mit fokussierten Ionenstrahlen fräste das Forschungsteam den QR-Code in eine dünne keramische Schicht. Die einzelnen Bildpunkte sind 49 Nanometer groß. Eine einzige Wellenlänge sichtbaren Lichts ist ca. zehnmal größer. Damit ist der Code absolut unsichtbar, weil seine Details mit sichtbarem Licht physikalisch nicht aufgelöst werden können. Mit dem Elektronenmikroskop kann der QR-Code zuverlässig ausgelesen werden. Auch was die Speicherkapazität dieser Methode anbelangt, darf Eindrucksvolles erwartet werden. Auf einer Fläche einer DIN A4-Seite könnten mehr als 2 Terabyte Daten gespeichert werden.
Der kleinste QR-Code der Welt. Der damit verbundene Link führt zur Forschungsgruppe Werkstoffwissenschaft Dünner Schichten der TU Wien.
Für die Forschenden der TU Wien geht jetzt es einerseits darum, die Erkenntnisse aus dem Weltrekord zu vertiefen: andere Materialien zu verwenden, die Schreibgeschwindigkeit zu erhöhen und skalierbare Herstellungsverfahren zu entwickeln, damit keramische Datenspeicher auch außerhalb von Laboren z.B. auch in der Industrie eingesetzt werden können. Andererseits wollen sie herausfinden, wie komplexe Datenstrukturen – über den einfachen QR-Code hinaus – robust, schnell und energieeffizient in keramische Dünnschichten geschrieben und ausgelesen werden können.
Technologische Spielerei? Mitnichten. Der Kurs ist gesetzt auf klimafreundlichere Datenzukunft.
