Drücken und Biegen speichert Daten

Neuer Speicher nutzt piezoelektrischen Effekt, um aus Bewegungen elektrische Spannungen zu erzeugen

Prototyp eines elektromechanischen Datenspeichers
Prototyp eines elektromechanischen Datenspeichers

Atlanta (USA) - Nichtflüchtige Arbeitsspeicher können Computer in Zukunft noch schneller starten lassen, ohne minutenlanges Booten. Für diese sogenannten MRAMs werden derzeit viele Konzepte erprobt. Einen völlig neuen Ansatz verfolgen Forscher, deren Speicher sich mit mechanischen Bewegungen anstatt direkt über elektrische Spannungen mit Daten beschreiben lassen. Solche elektromechanischen Prozesse könnten vor allem in der Nanorobotik verwendet werden, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift "Nano Letters".

"Dieser erste piezoelektrisch modulierte Widerstandsschalter basiert auf Nanodrähten aus Zinkoxid", sagt Zhong Lin Wang vom Georgia Institute of Technology in Atlanta. Nur leichte Biegungen reichen diesem Material aus, um elektrische Spannungen zu erzeugen. Für den ersten Prototyp eines solchen Datenspeichers ließen Wang und Kollegen nun in einem Plasmaprozess einen dünnen Nanodraht aus Zinkoxid zwischen zwei Goldkontakten wachsen. Deponiert auf einer flexiblen Kunststoffunterlage aus Polyethylen konnten Biegebewegungen über den piezoelektrischen Effekt Spannungspulse von etwa fünf Volt erzeugen. Diese Pulse veränderten effizient an der Grenzschicht zwischen Gold und Zinkoxid dauerhaft den elektrischen Widerstand. Kleine und große Widerstandswerte bildeten die Basis für einen binären Datenspeicher. Zum Auslesen der so erzeugten Daten musste lediglich der Stromfluss in den Modulen gemessen werden.

Mit anderen Ansätzen für nichtflüchtige Speicher kann die Speicherkapazität dieses Piezo-Moduls allerdings nicht konkurrieren. Doch die Stärke dieser völlig neuen Technologie liegt in der Kombinierbarkeit mit nanoelektromechanischen Modulen, sogenannten NEMS. Die direkte Umwandlung von Bewegungen in gespeicherte Daten könnte so zu neuen Mensch-Maschine-Schnittstellen oder intelligenten Sensoren und Stellmotoren in der Nanorobotik führen.