Basis aller Magnetbänder und -scheiben bildet ein Trägermaterial, auf dem eine dünne magnetisierbare Schicht aufgetragen ist. Diese Schicht besteht aus Ferritmaterialien, zum Beispiel Eisen und Kobalt. Diese Elemente lassen sich durch einen Magneten aufmagnetisieren und behalten nach Wegnahme des Magneten die Magnetisierung bei.
Bei der magnetischen Speichertechnologie übernimmt ein kleiner Elektromagnet (Kopf) das Schreiben der Informationen. Früher wurde zum Lesen der Daten derselbe Kopf wiederverwendet. Das schwache Magnetfeld der aufmagnetisierten Ferrite induzierte eine kleine Spannung in dem Kopf, die nach Verstärkung schließlich wieder den Datenstrom lieferte.
Heute finden sich in magnetischen Laufwerken hauptsächlich Köpfe, die mit einer Widerstandsänderung auf die einzelnen Magnetfelder reagieren. Diese so genannten MR-Köpfe (Magneto Resitiv) sind wesentlich empfindlicher als die früheren Magnetleseköpfe, die mit kleinen Spulen arbeiteten. GMR-Köpfe (Giant Magneto Resitiv) sind noch empfindlicher beim Aufspüren kleinster Magnetfeldschwankungen. Geschrieben werden die Informationen aber immer noch mit einem Elektromagneten.
Das magnetische Trägermaterial
Zur Erzielung höchster Speicherdichten reicht es aber nicht aus, nur die Schreib/Leseköpfe zu verfeinern. Auch das magnetische Bandmaterial muss sich anpassen. Die groben Strukturen des magnetisierbaren Materials erlauben es nur, wenige Informationen pro Quadratzentimeter zu speichern. Mehr als knapp 100 Megabit pro Quadratinch (ein Inch = 2,54 Zentimeter) lassen sich bei diesem Material nicht unterbringen.
1992 entwickelte Fujifilm die Technologie Atomm (advanced super thin layer & high output metal media) für die digitale Speicherung. Anstatt das magnetische Material direkt auf den Träger aufzubringen wird bei der Atomm-Technologie im Mikronbereich eine zusätzliche, nicht magnetische Schicht mit einer Magnetschicht im Submikronbereich kombiniert. Mit Hilfe dieses Verfahrens lässt sich so die Speicherdichte im Vergleich zu herkömmlichen Techniken um den Faktor fünf vervielfachen.
Die Atomm-Technologie macht zwar Submikron-Metallbeschichtungen möglich, aber das reicht immer noch nicht aus. Die IT-Branche verlangt nach immer kleineren Datenspeichern mit immer größerer Kapazität. Die Lösung soll ein neues Verfahren sein, das mit Hilfe der Nanotechnologie noch kleinere Strukturen erzeugen kann.
Durchbruch mit Nanopartikeln
Mit der Technologie Nano3 (Nanokubik) als Basis für die Produktionstechnologie von Datenträgern der nächsten Generation lässt sich eine ultradünne Magnetbeschichtung mit hoher Auflösung und geringem Rauschen auf Datenträgern aufbringen. Die Mikrostruktur der magnetischen Materialien liegt dabei im Nanobereich. Denn für eine höhere Speicherkapazität müssen die einzelnen Partikel in der Magnetbeschichtung noch wesentlich kleiner werden. Vier Forderungen mussten erfüllt werden:
1. Höhere Auflösung
Um die Speicherdichte zu erhöhen muss die magnetische Auflösung des Materials auch größer werden. Die Atomm-Beschichtungstechnologie wurde weiter verfeinert, um dünne Beschichtungen im Nanometerbereich zu erreichen. Diese Technologie ermöglicht die digitale Speicherung von Daten mit hoher Auflösung. Außerdem kann die magnetische Energie bei kleineren Strukturen besser gesteuert werden.
2. Nanopartikel
Nur mit Nanopartikeln kann die Auflösung gesteigert werden. Es wurden zwei Magnetmaterialien entwickelt: ultrafeine Metallpartikel und Bariumferritmagnetpartikel mit extrem niedrigem Rauschen. Da diese zwei Materialien gleichmäßig und dicht ausgerichtet werden können, lässt sich das Rauschen der Medien erheblich senken.
3. Nanodispersion
Die kleinen Partikel müssen absolut gleichmäßig und sicher auf dem Trägermaterial befestigt werden. Dazu dient ein neu entwickelter, hochmolekularer Binder. Er wird verwendet, um die Magnetpartikel von wenigen Dutzend Nanometer Größe zu verteilen und gleichmäßig anzuordnen. Außerdem wird die chemische Stabilität der Medien erheblich verbessert. Gegenüber Medien, die in einem Bedampfungsprozess produziert werden, wird eine höhere Stabilität erreicht. Darüber hinaus können die Medien lange Zeit ohne Leistungsverlust aufbewahrt werden.
4. Geeignet für die Massenproduktion
Ein wichtiger Faktor ist die Massenproduktion. Labormuster allein reichen nicht aus. Eine Grundforderung lautet deshalb, billig und einfach produzieren zu können. Nanobeschichtete Medien ermöglichen eine stabile Massenproduktion auf bestehenden Beschichtungsmaschinen. Vakuumbedampfer müssen nicht eingesetzt werden.
Mit Nanopartikeln beschichtete Träger eignen sich besonders für Bänder mit linearem Aufnahmeverfahren mit hoher Kapazität und mehreren Spuren. Außerdem können sie für Schrägspuraufnahmeverfahren mit hoher Kapazität, zum Beispiel in digitalen Videore-kordern mit Magnetbändern, eingesetzt werden. Und schließlich lassen sich Disketten mit Kapazitäten von bis zu drei Gigabyte herstellen.
ComputerPartner-Meinung:
Die Nanotechnologie wird noch mehr Überraschungen bereithalten. Aus dem Laborstadium hat sie sich inzwischen befreit. Es wird nicht mehr lange dauern, bis die ersten Produkte den Einzug in unser tägliches Leben halten werden. (jh)