Brillante Festplattenqualität – mit Magnetfeldsensoren aus Diamant

Das weltweit generierte Datenvolumen verdoppelt sich alle zwei Jahre – bis 2020 wird es die unvorstellbare Zahl von jährlich 40 Zettabytes erreichen. Entsprechend positiv entwickelt sich das Geschäft mit Speichermedien wie beispielsweise Festplatten. Doch mit der ständig wachsenden Speicherkapazität nimmt auch die Datendichte der Festplatten zu. Das Resultat ist eine exponentiell steigende Fehlerquote – und mehr unverkaufbare Ausschussware. Hier setzt das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF mit seiner Forschungsleistung an.

Unter der Projektführung von Institutsleiter Prof. Oliver Ambacher soll künftig eine neuartige Technolgie für die zuverlässige Qualitätskontrolle von Festplatten entstehen: Gemeinsam mit dem Forscherteam um Prof. Jörg Wrachtrup und Prof. Klaus Kern vom Max-Planck-Institut für Festkörperforschung erstellen die Forscher des Fraunhofer IAF auf Basis der Elektronenspinresonanz(ESR)-Spektroskopie hochsensible Diamantsensoren. Der Sensor prüft, ob ein Magnetfeld anliegt, oder nicht und kann so fehlerhafte Festplattenbereiche identifizieren.

ESR-Spektroskopie mit Diamant – Magnetfelder im Nanometerbereich identifizieren

Und so funktioniert es: In einer winzigen Diamantspitze wird ein Stickstoffatom eingebracht. Über die Elektronen des entstehenden Stickstoff-Vakanz-Zentrums können mit der ESR-Spektroskopie selbst kleinste magnetische Felder von wenigen Nanometern detektiert werden. So können einzelne, nicht magnetische und damit fehlerhafte Datensegmente auf dem Speicherträger identifiziert und vom Schreib- und Lesevorgang ausgeschlossen werden. Das Ergebnis: Die Festplatte kann defektfrei verkauft werden. Kunden und Produzenten profitieren gleichermaßen vom abnehmenden Ausschuss und den sinkenden Produktionskosten.

Mit der ESR-Spektroskopie kann Diamant künftig nicht nur dazu beitragen, Festplatten kostensparender zu produzieren: Geplant ist auch, die Technologie in der Biomedizin für die Charakterisierung von Proteinen einzusetzen.

In unseren zwei Animationen erfahren Sie mehr über die faszinierenden Einsatzmöglichkeiten von Diamant mit der ESR-Spektroskopie.