DE3607932A1 - Datenspeicher, sowie verfahren zur herstellung eines datenspeichers und einer sonde zur informationseingabe und abnahme sowie loeschung - Google Patents
Datenspeicher, sowie verfahren zur herstellung eines datenspeichers und einer sonde zur informationseingabe und abnahme sowie loeschungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Datenspeicher mit einer Speichermatrix,
insbesondere einen Speicher mit hoher Speicherkapazität.
Bisher werden für Speicher mit hoher Speicherkapazität und bei
gleichzeitig geringem Raumbedarf, Halbleiterspeicher verwendet.
Solche Halbleiterspeicher haben eine Speicherkapazität im Mega-
Byte-Bereich pro cm2.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Datenspeicher
zu schaffen, der bei sehr geringem Platzbedarf eine wesentlich
höhere Speicherkapazität aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen,
daß die Speicherzellen der Speichermatrix aus Molekülen
besteht, die durch physikalische Störverfahren in ihrem
molekularen Zustand veränderbar sind, daß diese jeweiligen molekularen
Zustände zeitlich und räumlich fixierbar sind und daß
die Informationsabnahme durch physikalische Signale erfolgt.
Bei diesem Datenspeicher liegt die Speicherplatzgröße im Nanometer-
Bereich, so daß dementsprechend auf sehr kleinem Raum
eine Speicherkapazität unterbringbar ist, die gegenüber dem
Stand der Technik bei Halbleiterspeichern mindestens um den Faktor
103 bis 106 größer ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind als Moleküle
solche vorgesehen, die insbesondere durch Photonenabsorption,
Aufnahme elektrischer Ladungen, Magnetisierung, induzierte
chemische Strukturveränderungen od. dgl. ausgezeichnet sind.
Solche Moleküle können unterschiedliche Zustände einnehmen, wobei
die Zustandsänderung von außen beeinflußbar ist. Dementsprechend
ist eine binäre Speicherung möglich.
Zur Informationseingabe und/oder zur Informationsabgabe und/oder
zur Löschung ist eine relativ zu der Speichermatrix positionierbare
Sonde vorgesehen. Mit Hilfe dieser Sonde können physikalische
Signale auf die Moleküle appliziert werden, um eine entsprechende
Zustandsänderung herbeizuführen.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer
Speichermatrix hoher Speicherkapazität. Dieses Verfahren ist insbesondere
dadurch gekennzeichnet, daß Moleküle, die durch Photonenabsorption,
Aufnahme elektrischer Ladungen, Magnetisierung, induzierte
chemische Strukturveränderungen od. dgl. ausgezeichnet sind,
auf eine Trägerplatte aufgezogen oder aufkondensiert werden und daß
anschließend die Molekül-Matrix fixiert wird. Durch diesen Molekül-
Speicher wird eine extrem hohe Speicherdichte und somit eine
große Speicherkapazität bei geringem Platzbedarf erzielt.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer
Sonde zur Informationseingabe, Informationsabnahme und gegebenenfalls
zur Löschung bei einem Datenspeicher hoher Speicherkapazität,
der mit Molekül-Speichern arbeitet. Dieses Verfahren ist insbeondere
dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung einer keilförmigen
Hohlleiter-Sonde eine erste plattenförmige Außenwand auf einer
Seite in Langmuir-Technik z. B. mit Lipid-Molekülen treppenartig
beschichtet wird, daß auf die Treppenkanten dieser Treppenschichtung
eine zweite, plattenförmige Außenwand aufgelegt wird, daß dann Außenwände
gegeneinander fixiert werden und daß anschließend die treppenartigen
Schichten zwischen den Außenwänden herausgelöst werden.
Diese Sonde ist durch Verwendung des Langmuir-Verfahrens und durch
die treppenartige Ausbildung der Schichten mit hoher Präzision herstellbar.
Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen
aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung an Hand von
Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen noch näher erläutert.
Es zeigt etwas schematisiert:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Datenspeichers mit Hohlleiter-
Sonden zur Informationseingabe und Informationsentnahme,
Fig. 2 eine Seitenansicht einer Hohlleiter-Sonde während des
Herstellungsprozesses,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Hohlleiter-Sonde für
Photonenstrahlung,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer Sondenanordnung
für geladene Partikel und Felder,
Fig. 5 die in Fig. 3 gezeigte Anordnung in Verbindung mit einer
Speichermatrix
Fig. 6 eine etwa Fig. 5 entsprechende Anordnung, hier jedoch
für Partikelstrahlung und
Fig. 7 eine Datenspeicheranordnung mit Polsonden zum applizieren
elektrischer oder magnetischer Felder zur Veränderung des
molekularen Zustandes der Matrixmoleküle.
Ein im ganzen mit 1 bezeichneter Datenspeicher ist mit seinen
wesentlichen Bestandteilen in Fig. 1 dargestellt. Er besteht im
wesentlichen aus einem Molekülspeicher, wobei auf einer Trägerplatte 2,
z. B. aus Glas Moleküle 3 z. B. durch Aufziehen, Aufkondensieren
od. dgl. aufgebracht sind. Weiterhin gehört zu den Datenspeicher,
der hier als "optischer" Speicher ausgebildet ist und mit
Photonen für das physikalische Störverfahren zur Veränderung des
molekularen Zustandes der Moleküle arbeitet, eine Hohlleitersonde 4
zur Informationseingabe und auf der anderen Seite gegenüberliegend
eine weitere Hohlleitersonde 6 zur Informationsabnahme.
Die Platte 2 mit der Molekülmatrix 5 ist als rotierende Speicherplatte
mit der Drehwelle 7 ausgebildet. Die Drehzahl kann bis zu
60 000 Umin betragen. Die Sonden 4 und 6 sind etwas radial zu der
Platte positionierbar, wie dies durch die Pfeile PF 1 angedeutet
ist. Dadurch entsteht eine spiralige Speicherplatzverteilung ohne
Überlappung der einzelnen Speicherplätze.
An Hand von Fig. 1 sei der Ablauf einer Datenspeicherung bzw. einer
Zustandsänderung der Molekülspeicher 3 erläutert.
Die Datenspeicherung wird durch Moleküle ermöglicht, die eine chromphore
Gruppe besitzen, die in zwei stabilen Zuständen existieren
kann, mit zwei unterschiedlichen Absorptionsspektren im sichtbaren
Wellenlängenbereich und zusätzlich Unterschiede in der Molekülkonformation
aufweist, d. h. unterschiedliche Absorptionsspektren im
infraroten Adsorptionsbereich besitzt. Solche Eigenschaften besitzen
z. B. die Biomoleküle, Phytochrom, Rhodopsin von Invertebraten oder
Bacteriorhodopsine. Die Verwendungsmöglichkeit dieser Biomoleküle
als Datenspeicher soll am Beispiel des Phytochroms erläutert werden.
Phytochrom besitzt zwei stabile Molekülzustände, die maximale
Absorption bei 660 nm und 730 nm zeigen:
Wird Phytochrom I mit Licht von 660 nm Wellenlänge bestrahlt, so
erfolgt eine Transformation von Phytochrom II, umgekehrt wird Phytochrom
II durch Bestrahlung von Licht mit 730 nm Wellenlänge in Phytochrom I
zurückverwandelt. Beim Übergang von Zustand I in Zustand II
(und umgekehrt) erfolgt gleichzeitig aufgrund von konformativen
Änderungen in der chromophoren Gruppe eine Änderung des infraroten
Absorptionsspektrums. Diese intrinsischen Moleküleigenschaften erlauben
es, den Übergang des Zustands I in Zustand II (oder umgekehrt)
als Datenspeicherung zu nutzen und diese Datenspeicherung
durch Messung des geänderten Konformationszustandes im infraroten
Bereich abzurufen. Dieser Abruf kann beliebig oft vollzogen werden,
da die Energie der infraroten Photonen nicht ausreicht, den Zustand
II in I (oder umgekehrt) zu überführen. Andererseits kann eine Datenlöschung
durch Einstrahlung von Licht, das der maximalen Absorption
des Zustands II entspricht (oder umgekehrt) wieder gelöscht werden.
Wenn auf eine Datenlöschung verzichtet wird (Permanentspeicher
ohne Datenlöschung) können chromophore Gruppen verwendet werden,
die durch Licht einer bestimmten Wellenlänge in ihrer chemischen
Struktur irreversibel verändert oder zerstört werden. Als Beispiel
möge eine Matrix aus Diacetylenen dienen, die durch Photonenabsorption
im Bereich der Absorption polymerisieren und zum Teil
ihre C≡C-Dreifachbindung verlieren:
Die einmal erfolgte Datenspeicherung kann dann über IR-Signale die im vorliegenden
Fall den Verlust der C≡C-Dreifachbindung bzw. das Erscheinen von C=C-Doppelbindungen
anzeigen würden, beliebig oft abgerufen werden. Als Beispiel für
irreversible optische Datenspeicherung mit einem Biomolekül kann
das Rhodopsin von Vertebraten angeführt werden, bei dem durch
Absorption eines Lichtquants eine Reaktionskaskade eingeleitet
wird, die dazu führt, daß das Rhodopsinmolekül in sein Proteinträgermolekül
und die chromophore Gruppe (Retinal) zerfällt,
begleitet von Absorptionsverschiebungen der chromophoren Gruppe
sowohl im sichtbaren als auch im infraroten Wellenlängenbereich.
In diesem speziellen Fall kann der Datenabgriff sowohl im infraroten
als auch im sichtbaren Bereich erfolgen, da der Chromophor
durch Absorption von sichtbarem und infrarotem Licht nicht mehr
in den Ausgangszustand zurücktransformiert werden kann.
Bei den vorstehend beschriebenen Möglichkeiten irreversibler Umwandlungsprozesse
vollzieht sich die Umwandlung durch Photonenabsorption
in definierter irreversibler Weise. Es können aber auch
undefinierte Umwandlungsvorgänge als Speichervorgänge eingesetzt
werden, etwa durch destruktive Elektronenstrahleinwirkung als
Speichervorgang.
Der Datenabruf erfolgt mit einer Infrarotdauerlichtquelle mit
möglichst breiter spektraler Verteilung zur Erfassung der integralen
Lichtintensitätsänderung oder mit einem monochromatischen
sichtbaren Lichtstrahl über den gleichen Lichtspalt, der auch
der Speicherung dient oder über einen zweiten dazu parallelen
Spalt. Das durch die Scheibe 2, 5 tretende Licht wird auf der
Rückseite der Scheibe von einem Detektor 15 registriert, vor
dessen Eintrittsspalt die zweite, zur gegenüberliegenden Mikrosonde 3
justierte Mikrosonde 6, angeordnet ist. Damit Durchlichtregistrierung
möglich ist, muß die Trägerplatte 2, auf der die
Speichermatrix 5 aufgebracht ist, und die die Antriebsachsaufnahme 7
enthält, aus einem sichtbaren lichtdurchlässigen bzw.
infrarotlichtdurchlässigem Material bestehen.
Die Hohlleitersonden 4 und 6 sind keilförmig ausgebildet und
weisen in ihrem schmaleren Ende einen Spalt 8 auf, dessen lichte
Spaltbreite a im Nanometer-Bereich liegt und beispielsweise etwa
4 Nanometer beträgt. Der jeweils am rückseitigen Ende befindliche
Spalt 9 liegt im Makro-Dimensionsbereich und kann beispielsweise
4 oder 0,4 Mikro-Meter (b) betragen. Dadurch besteht mit diesen Hohlleitersonden
die Möglichkeit des optischen, elektrischen, elektronischen
oder magnetischen Zugriffes aus makroskopischen Dimensionen
in den Mikrobereich bzw. Nanometer-Bereich. Dementsprechend
muß die Sonde(n) 4, 6 am Mikroende Moleküldimensionen, also mindestens
Abmessungen kleiner als 10 Nanometer besitzen und am Makroende größer
als 0,1 Makro-Meter aufweisen, um eine Ankopplung von optischen,
elektrischen oder magnetischen Zu- und Ableitsystemen zu erlauben.
Die Abtastung der einzelnen Speicherplätze erfolgt dann wie bereits
vorerwähnt durch eine Rotationsbewegung der Speicherplatte und eine
gleichzeitige radiale Schiebebewegung der Sonde mit einer Positioniergeschwindigkeit
im Bereich von einigen Zehntel-Millimeter pro Sekunde
bis zu einem Millimeter pro Sekunde.
Bei der auf der Trägerplatte 2 aufgezogenen oder aufkondensierten
Molekülmatrix 5 kann deren mechanische Stabilität durch kovalente
Vernetzung von Einbettmaterial mit der Trägerplatte 2 oder durch
eine Abdeckplatte aus lichtdurchlässigem und nichtmagnetischem
Material erzielt werden.
In Fig. 1 und auch in den Fig. 3 und 5 ist erkennbar, daß beim
Austrittsspalt 8 der Hohlleitersonde 4 ein rechtwinklig zum Spalt 8
angeordnetes Parallellichtfilter 13, z. B. einer aus Acrylglas
oder Glas bestehenden Lichtleiterplatte angeordnet ist. Dieses
Lichtfilter dient als zweidimensionaler Lichtleiter und eliminiert
gestreutes oder am Spalt 8 gebeugtes Licht. Dabei wird dieses
Streulicht oder gebeugte Licht seitlich zu den Rändern der Platte
abgeleitet, so daß im wesentlichen nur senkrecht auf die Platte
auftreffendes Licht 14 durchtreten kann. Dadurch wird eine Aufweitung
des durch die Hohlleitersonde 4 dimensionierten Lichtbündels verhindert.
Die Ränder 22 der Filterplatte 13 sind schwarz eingefärbt.
In die Parallellichtfilter-Platte 12 können auch noch Substanzen
eingelagert sein, die Elektronenstrahlen in sichtbares Licht umwandeln
können, so daß durch die Hohlleitersonde gebündelte Elektronenstrahlen
im Parallellichtfilter in sichtbares Licht umgewandelt
wird und gleichzeitig parallel Lichtbündel erzeugt werden
können. Dadurch kann eine unerwünschte Schädigung der Matrixspeichermoleküle
durch Elektronenstrahlen verhindert werden.
Die Hohlleitersonde 4 bzw. 6 kann nach einem Verfahren hergestellt
werden, daß an Hand von Fig. 2 erläutert ist. Dabei wird
zunächst eine erste Platte 10, die z. B. aus Glas besteht, auf
einer Seite in Langmuir-Technik mit Lipiden oder lipidartigen
Molekülen treppenartig beschichtet und anschließend werden auf
die Treppenkanten 11 dieser Schichten 12 eine zweite Platte 16
aufgelegt. Durch die Anzahl der Schichten 12 und auch durch deren
Treppenabstufung kann einerseits der Keilwinkel und andererseits
auch die Spaltbreite des Spaltes 8, der wenige Nanometer beträgt,
beeinflußt werden.
Anstatt dieser treppenartigen Ausbildung der Schichten 12 können
auch eine oder mehrere gleichlange bis zum Ende der Sonde bei dem
Spalt 8 reichende (Langmuir-) Schichten 12 aufgetragen werden, die
ausschließlich zur Bestimmung der Spaltbreite des Spaltes 8 dienen.
Zur Bestimmung des am anderen Ende befindlichen Spaltes 9 können
wegen der größeren Dimensionen auch mechanische Abstandhalter in
Form eines Plättchens od. dgl. vorgesehen sein.
Beim Aufbringen der Schichten 12 nach dem Langmuir-Verfahren, werden
Lipid-Schichten z. B. Stearatschichten in Eintauch- und Ausziehtechnik
aufgetragen. Durch systematische Änderung der Eintauchtiefen
werden die bipolaren Lipidschichten mit jeweils etwa 4
Nanometer Dicke stufen- oder treppenartig aufgetragen. Beispielsweise
kann dabei bei 100 Schichten ein Dickeunterschied zur
ersten Platte 10 zwischen der ersten und der hundersten Stufe
von 4 Nanometer bis 0,4 Mikrometer entstehen.
Nach dem Auflegen der zweiten Platte 16, werden die beiden
Platten durch Kunststoffeinlagerungen an den seitlichen Randpartien
gegeneinander fixiert. Anschließend werden die Stearatschichten
12 herausgelöst, so daß dann ein Hohlleiter höchster
Präzision entsteht.
In Fig. 3 ist noch eine Maßnahme zur Eingrenzung der Länge des
Spaltes 8 der Hohlleitersonde 4 erkennbar. Dazu dient ein weiterer
Hohlleiterspalt 17, der gekreuzt zu dem Hohlleiterspalt 8 angeordnet
ist. Gemäß Fig. 3 ist der Hohlleiterspalt 17 als Schlitzblende
mit planparallelen Platten 18 gebildet, wobei der Abstand
dieser beiden Platten 18 durch Beschichtung in Langmuir-Technik
und den weiteren Verfahrensschritten etwa vergleichbar mit denen
bei der Herstellung der Hohlleitersonde 4 bestimmt wird.
Je nach Plattenabstand des zweiten Hohlleiterspaltes 17 kann der
Speicherplatzbedarf bis auf etwa 10 nm × 10 nm eingegrenzt werden.
Dadurch würde sich eine Kapazität von 1012 Speicherplätzen pro
cm2 ergeben, d. h. ein Tera-Byte pro cm2.
Damit eine diskrete Speicherplatzbelgung auf der homogenen Matrix
erfolgen kann, muß die Speichersignalfrequenz so abgestimmt sein,
daß die Pulsdauer der Fortschreitungszeit auf der Spiralspur der
Molekülmatrix 5 einer Speicherplatzbreite von 10 nm entspricht.
Dieser Forderung entspricht eine Taktzeit der Signalpulse von
100 Pico-Sekunden.
Fig. 6 zeigt eine Anordnung, die mit Partikelstrahlung z. B. mit
Elektronen, Protonen oder Alpha-Teilchen arbeitet. Um eine seitliche
"Streuung" der Partikelstrahlung nach Austritt aus dem Spalt 8
zu vermeiden, sind dort elektrisch aufladbare Fokussierplatten
19 einander gegenüberliegend angeordnet. Gegebenenfalls können
hier auch noch weitere rechtwinklig zu den Fokussierplatten 19
angeordnete Fokussierplatten vorgesehen sein.
Eine abgewandelte Form eines im ganzen mit 1 a bezeichneten Datenspeichers
zeigt Fig. 7. Hierbei werden für das physikalische Störverfahren
zur Veränderung des molekularen Zustandes der Moleküle
elektrische oder magnetische Felder verwendet. In diesem
Fall ist die Sonde zur Informationseingabe und/oder Abnahme
und/oder zur Löschung durch einander gegenüberliegende, beidseitig
der Speichermatrix 5 angeordnete, keilförmige Pole 20
gebildet. Das der Speichermatrix zugewandte Ende der keilförmigen
Pole 20 weist dabei, etwa vergleichbar mit den Hohlleitersonden 4
und 6 aus Fig. 1 eine Breite im Nanometer-Dimensionsbereich,
z. B. 4 Nanometer und das abgewandte Ende eine Breite im Makrodimensionsbereich
(z. B. 4 Mikrometer) auf.
Die Herstellung der Pole 20 kann unter Verwendung der keilförmigen
Hohlleitersonden 4 bzw. 6 erfolgen, die dazu praktisch als "Fertigungsform"
verwendet werden. Dabei wird in die Hohlleitersonde elektrolytisch
Metall abgeschieden und anschließend kann bedarfsweise
die "Fertigungsform" entfernt werden. Andererseits besteht aber
auch die Möglichkeit, daß sie mit dem Pol 20 verbunden bleibt.
Auch bei diesen Polen 20 können an den der Molekülmatrix 5 zugewandten
Enden ein oder mehrere Fokussierplatten-Paare angeordnet
sein, wie dies in Fig. 7 angedeutet ist.
Bei Verwendung von Magnetfeldern sei noch auf folgendes hingewiesen:
Molekulare Permanentmagnete sind aus der Biologie bekannt.
Ein Proteinmolekül mit magnetischen Eigenschaften
ist das sogenannten Ferritin, ein Enzyn-Molekül mit ca. 950 Eisenatomen
als Kern. Solche stark eisenhaltigen Molekülen mit Dimensionen
im Bereich von 5 bis 10 Nanometern können als Permanentmagnet
Einheiten eines Magnetspeichers dienen. Die freie Rotationsdiffusion
solche Moleküle kann durch vernetzte Kunststoff- oder
Lipid-Moleküle als Einbettungsmaterial verhindert oder eingeschränkt
werden.
Bei elektrischen Feldern eignen sich zur Erzeugung ortsgebundener
elektrischer Ladungen in der Speichermatrix in besonderer Weise
gebundene positive Ladungen, also Kation-Speicherplätze, die durch
Lichtabsorption oder durch Spannungsstöße erzeugt werden können
und durch ein angelegtes elektrisches Permanentfeld oder durch
eine Elektronensperre aufrecht erhalten werden können. Für solche
translatorisch immobilen Kationenspeicher können sowohl Biomoleküle
wie z. B. Cytochrome, Hämoglobin, eisenhaltige Redoxproteine
oder manganhaltige Proteine, als auch an eine Kunststoffmatrix
kovalent gebundene, mehrwertige Kationen benutzt werden.
Erwähnt sei, daß die Fokussierplatten 19 bzw. die planparallelen
Platten für den Hohlleiterspalt 17 mit Hilfe der bereits vorbeschriebenen
Aufziehtechnik (Langmuir) gefertigt werden. Die als
Schlitzblende dienende Platten 18 bestehen dabei vorzugsweise
aus Glas, während die Fokussierplatten 19 innen metallisierte
Oberflächen aufweisen. Die Fokussierplatten 19 werden nach der
Herstellung über die Sonden geschoben und durch Kunststoffeinlagerungen
auf Distanz gehalten und bei den Polen 20 auch gleichzeitig
elektrisch isoliert, so daß eine Gegenladung für die Feldeingrenzung
der Pole angelegt werden kann.
Alle in der Beschreibung den Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten
Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger
Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Claims (39)
1. Datenspeicher mit einer Speichermatrix, insbesondere
Speicher mit hoher Speicherkapazität, dadurch
gekennzeichnet, daß die Speicherzellen (3)
der Speichermatrix aus Molekülen besteht, die durch
physikalische Störverfahren in ihrem molekularen Zustand
veränderbar sind, daß diese jeweiligen molekularen Zustände
zeitlich und räumlich fixierbar sind und daß die
Informationsabnahme durch physikalische Signale erfolgt.
2. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu
einer Informationslöschung auf die Moleküle applizierte
physikalische Signale vorgesehen sind.
3. Speicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß als Moleküle solche vorgesehen sind, die insbesondere
durch Photonenabsorption, Aufnahme elektrischer Ladungen,
Magnetisierung, induzierte chemische Strukturveränderungen
und dgl. ausgezeichnet sind.
4. Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß für einen Permanent-Speicher ohne Datenlöschmöglichkeit
Moleküle vorgesehen sind, deren chemische
und/oder physikalische Struktur irreversibel veränderbar
bzw. zerstörbar ist.
5. Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß für die Moleküle eine Trägerplatte (2)
vorgesehen ist und daß die Moleküle z. B. durch Aufziehen,
Aufkondensieren od. dgl. aufgebracht sind.
6. Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Informations-Eingabe und/oder zur
Informations-Abnahme und/oder zur Löschung wenigstens eine relativ
zur Matrix (5) positionierbare Sonde (4, 6) vorgesehen
ist.
7. Speicher, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß als Sonde wenigstens eine
Hohlleiter-Sonde (4, 6) für Photonen- oder Teilchenstrahlen
vorgesehen ist, die an einem Ende einen Einzelspalt (9) im
Makrodimensionsbereich und am anderen Ende einen Einzelspalt
(8) im Nanometer-Dimensionsbereich aufweist.
8. Speicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Einzelspalt (9) im Makro-Dimensionsbereich eine Spaltbreite
von etwa 0,1 bis 1 µm, vorzugsweise 0,4 µm,
und der Einzelspalt (8) im Nano-Meter-Dimensionsbereich
eine Spaltbreite von etwa 1 bis 10 nm, vorzugsweise
4 nm aufweist.
9. Speicher nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hohlleiter-Sonde (4, 6) keilförmig ausgebildet ist und daß zumindest zur
Bildung des Spaltes im Nanometer-Dimensionsbereich eine Schichtung in
Langmuir-Aufziehtechnik vorgesehen ist.
10. Speicher nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Bildung der keilförmigen
Hohlleiter-Sonde (4, 6) eine plattenförmige Außenwand (10)
z. B. aus Glas mit ggfs. metallisierter Oberfläche, in
Langmuir-Technik zunächst auf einer Seite z. B. mit Lipiden
oder lipidartigen Molekülen treppenartig beschichtet ist,
daß auf die Treppenkanten dieser Treppenschichtung (12) eine zweite
plattenförmige Außenwand (16) aufgelegt ist und daß die Außenwände (10, 16)
randseitig gegeneinander vorzugsweise durch eine Kunststoffeinbettung
od. dgl. fixiert sind.
11. Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß zu der Hohlleiter-Sonde (4, 6) ein
weiterer Hohlleiterspalt (17) zur Eingrenzung oder Länge
des ersten Hohlleiter-Spaltes gekreuzt angeordnet ist.
12. Speicher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
der weitere Hohlleiterspalt (17) als Schlitzblende ausgebildet
ist, die vorzugsweise in Langmuir-Technik
mit einer oder mehreren, insbesondere gleichlangen
Schichten gebildet ist.
13. Speicher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden Hohlleiterspalte (4, 17) durch gleiche, keilförmige
Hohlleiter gebildet sind, die mit ihren Nanometer-
Spalten (8) zueinandergewandt sind und vorzugsweise
etwa rechtwinklig zueinander verlaufen.
14. Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Speichermatrix (5) auf einer
drehbaren Trägerplatte (2) aus für sichtbares Licht oder Infrarotlicht
durchlässigem Material aufgebracht ist und daß die Sonde(n)
(4, 6, 20) relativ zu dieser Speichermatrix etwa radial postionierbar
bzw. bewegbar ist (sind).
15. Speicher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die Trägerplatte mit der Speichermatrix mit einer Rotationsdrehzahl
bis etwa 60 000 Umdrehungen pro Minute drehbar
ist und daß die Sonde(n) (4, 6, 20) in radialer Richtung
mit einer Geschwindigkeit von bis zu einem Millimeter pro
Sekunde, vorzugsweise mit etwa einigen Zehntel Millimetern pro Sekunde
positionierbar ist (sind).
16. Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß beidseitig der Speichermatrixflächen,
einander gegenüberliegend eine Einspeicher-Sonde (4)
und auf der anderen Seite eine Abgriffs-Sonde (6) angeordnet
sind.
17. Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die Moleküle der Speichermatrix zusammen
mit einem Einbettungsmaterial, z. B. lipidartigen Substanzen, Kunststoff
od. dgl. zur Fixierung in lateraler Richtung aufgetragen sind und/oder,
daß eine Abdeckplatte aus lichtdurchlässigem, nichtmagnetischem und nichtleitendem
Material vorgesehen ist.
18. Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet,
daß für das physikalische Störverfahren
zur Veränderung des molekularen Zustandes der Moleküle
Photonen-Strahlung (Licht) unterschiedlicher Wellenlänge vorgesehen ist.
19. Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet,
daß für das physikalische Störverfahren
zur Veränderung des molekularen Zustandes der Moleküle
eine Partikel-Strahlung, z. B. mit Elektronen, Protonen oder
Alphateilchen vorgesehen ist.
20. Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet,
daß für das physikalische Störverfahren
zur Veränderung des molekularen Zustandes der Moleküle
ein elktrisches oder magnetisches Feld vorgesehen ist.
21. Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Verwendung von Photonen-Strahlung
als physikalisches Störverfahren, am Austritt (8) der
Sonde (4) ein rechtwinklig zum Spalt (8) angeordnetes
Parallel-Lichtfilter (13), vorzugsweise aus einer
Lichtleiterplatte, z. B. aus Acrylglas oder Glas, angeordnet ist
und daß vorzugsweise der Außenseiten (22) der Lichtleiterplatte
zur Absorption des Streulichtes geschwärzt ist.
22. Speicher nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß in die
Parallel-Lichtleiterplatte (3) Substanzen eingelagert sind,
die zur Umwandlung von Elektronenstrahlen in sichtbares Licht dienen.
23. Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Verwendung von Partikelstrahlung als
physikalisches Störverfahren, am Austritt (8) der Sonde
elektrisch aufladbare Fokussierplatten (19) angeordnet
sind.
24. Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet,
daß an dem der Speichermatrix zugewandten Ende
der Hohlleitersonde zwei etwa rechtwinklig zueinander
angeordnete Fokussierplatten-Paare vorgesehen sind.
25. Speicher nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß bei einem physikalischen
Störverfahren unter Verwendung elektrischer oder magnetischer
Felder, die Sonde durch einander gegenüberliegende, beidseitig
der Speichermatrix (5) angeordnete, keilförmige
Pole (20) gebildet ist.
26. Speicher nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß
das der Speichermatrix zugewandte Ende der keilförmigen Pole
eine Breite im Nanometerdimensionsbereich und das gegenüberliegende
Ende eine Breite im Makrodimensionsbereich
aufweist.
27. Speicher nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet,
daß an den der Speichermatrix (5) zugewandten Enden (21)
der keilförmigen Pole (20) ein oder mehrere Fokussierplatten-Paare
angeordnet sind.
28. Speicher nach Anspruch 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet,
daß die verfügbare Speicherkapazität größer als 1 Giga-
Byte pro cm2 ist und ggf. bis in den Tera-Bereich reicht.
29. Speicher nach Anspruch 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet,
daß die Speichermatrix eine Fläche von etwa 30 cm2 bis
400 cm2 aufweist.
30. Speicher nach Anspruch 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere, vorzugsweise acht Sonden (4, 6) zur Dateneingabe
und/oder zur Datenentnahme nebeneinander, synchron
positionierbar vorgesehen sind, und daß der Abstand benachbarter
Sonden mindestens der Breite des für eine Sonde vorgesehenen
Speicherbandes entspricht.
31. Verfahren zur Herstellung eines Datenspeichers mit einer
Speichermatrix hoher Speicherkapazität, dadurch gekennzeichnet,
daß Moleküle, die durch Photonenabsorption,
Aufnahme elektrischer Ladungen, Magnetisierung, induzierte
chemische Strukturveränderungen od. dgl. ausgezeichnet
sind, auf eine Trägerplatte aufgezogen oder
aufkondensiert werden und daß anschließend die Molekül-
Matrix fixiert wird.
32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß
das Fixieren durch kovalente Vernetzung eines Einbettmaterials
mit der Trägerplatte und/oder durch eine Abdeckplatte
aus lichtdurchlässigem und nichtmagnetischem
Material vorgenommen wird.
33. Verfahren zur Herstellung einer Sonde zur Informationseingabe,
Informationsabgabe und ggf. Löschung bei einem
Datenspeicher hoher Speicherkapazität, der mit Molekülspeichern
arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Bildung einer keilförmigen Hohlleiter-Sonde eine erste
plattenförmige Außenwand auf einer Seite in Langmuir-
Technik z. B. mit Lipid-Molekülen treppenartig beschichtet
wird, daß auf die Treppenkanten dieser Treppenschichtung
eine zweite, plattenförmige Außenwand aufgelegt
wird, daß wenn die Außenwände gegeneinander fixiert
werden und daß anschließend die treppenartigen Schichten
zwischen den Außenwänden herausgelöst werden.
34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Bildung einer Sonde für elektrische oder magnetische
Felder eine in Langmuir-Technik hergestellte Hohlleiter-
Sonde als "Fertigungsform" verwendet wird, in die elektrolytisch
Metall zur Bildung der Sonde abgeschieden wird.
35. Verfahren zum Herstellen einer Sonde mit Fokussier-Platten
nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet,
daß eine erste plattenförmige Außenwand auf einer Seite
mit einer oder mehreren Schichten z. B. von Lipid-Molekülen
in Langmuir-Technik beschichtet wird, daß anschließend eine
zweite plattenförmige Außenwand planparallel zu der ersten
Außenwand auf die Beschichtung aufgelegt wird, daß anschließend
die Außenwandplatten fixiert werden und daß schließlich die
Schichten zwischen den Außenwänden herausgelöst werden.
36. Verfahren zur Herstellung einer Sonde mit einer Schlitzblende
nach einem der Ansprüche 31 bis 35, dadurch gekennzeichnet,
daß eine erste plattenförmige Außenwand auf einer
Seite mit einer metallisierten Schicht versehen wird, daß
auf diese Schicht in Langmuir-Technik z. B. mit Lipid-Moleküle
eine oder mehrere Schichten aufgetragen wird, daß anschließend
eine zweite plattenförmige Außenwand mit einer metallisierten
Innenseite mit dieser auf die Beschichtung der ersten Außenwandplatte
aufgelegt wird, daß die Außenwandplatte gegeneinander
fixiert werden und daß anschließend die in Langmuir-
Technik aufgetragenen Abstandhalte-Schichten zwischen den
Außenwänden herausgelöst werden.
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 36, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Verwendung von Photonen zur Veränderung
des molekularen Zustandes der Moleküle zur Einspeicherung
Licht mit einer ersten Wellenlänge, zum Abgriff Licht mit einer
anderen Wellenlänge und bedarfsweise zur Löschung Licht mit
einer dritten Wellenlänge auf die Molekülmatrix appliziert
wird.
38. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 36, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Verwendung von magnetischen Feldern
zur Veränderung des molekularen Zustandes der Moleküle,
zur Einspeicherung bzw. Veränderung ein Magnetsignal zum
Magnetisieren oder Ummagnetisieren appliziert wird und daß
das Auslesen durch Störung eines angelegten Permanentmagnetfeldes
erfolgt.
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 36, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Verwendung von elektrischen Ladungen
zur Veränderung des molekularen Zustandes der Moleküle ein
Signal zur Ladungstrennung appliziert wird und daß das Auslesen
durch Störung eines permanent angelegten elektrischen
Feldes erfolgt.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE19863607932 DE3607932A1 (de) | 1986-03-11 | 1986-03-11 | Datenspeicher, sowie verfahren zur herstellung eines datenspeichers und einer sonde zur informationseingabe und abnahme sowie loeschung |
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