Kleiner als Bakterien

TU Wien sichert sich Weltrekord für kleinsten QR-Code

Verrückte Weltrekorde gibt es viele: Sei es für die weltweit größte Lego-Gondel, die meisten absolvierten Skilift-Anlagen an einem Tag, die meisten verspeisten Hotdogs in zehn Minuten oder gar die Kreation der meisten Eissorten. Auch ein Forschungsteam der Technischen Universität (TU) Wien reiht sich nun in die Riege der Weltrekordhalter ein – und hat es mit ihrer außergewöhnlichen Idee für den "kleinsten QR-Code der Welt" gar ins offizielle Guinness-Buch der Rekorde geschafft.

Kleiner als die meisten Bakterien

Lediglich 1,98 Quadratmikrometer ist der kleinste QR-Code der Welt groß, den das TU-Wien-Forschungsteam gemeinsam mit dem Speichertechnologie-Unternehmen Cerabyte entwickelt hat. Damit ist er kleiner als die meisten Bakterien. Kreiert wurde der QR-Code mit einer innovativen Technik: Mittels fokussierter Ionenstrahlen fräste das Team den QR-Code in eine dünne keramische Schicht. Die einzelnen Bildpunkte sind dabei lediglich 49 Nanometer groß – eine einzige Wellenlänge sichtbaren Lichts ist ungefähr zehnmal größer. Das bedeutet, dass der Code für das menschliche Auge absolut unsichtbar ist, da seine Details mit sichtbarem Licht physikalisch nicht aufzulösen sind. Hier kommt das Elektronenmikroskop ins Spiel, mit dem sich der QR-Code tatsächlich zuverlässig auslesen lässt.

"Die Struktur, die wir hier erzeugen, ist so fein, dass man sie mit Lichtmikroskopen gar nicht erkennen kann. Das ist aber noch gar nicht das wirklich Bemerkenswerte daran. Strukturen im Mikrometer-Bereich sind heute nichts Ungewöhnliches, sogar Muster aus einzelnen Atomen lassen sich heute herstellen", erklärt Paul Mayrhofer vom Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie der TU Wien. Dabei entstehe allerdings noch kein stabiler, lesbarer Code, da einzelne Atome diffundieren können – sie wandern auf andere Plätze, Lücken werden aufgefüllt, die gespeicherte Information geht verloren. "Was wir gemacht haben, ist etwas ganz anderes. Wir haben einen winzigen, aber stabilen und wiederholt auslesbaren QR-Code erzeugt", so der Forscher.

Entscheidend dafür sei die Wahl des passenden Materials, erläutern Erwin Peck und Balint Hajas, die am Aufstellen des Weltrekords wesentlich beteiligt waren: "Wir forschen an keramischen Dünnfilmen, wie man sie etwa auch für die Beschichtung von Hochleistungs-Werkzeugen braucht. Bei Hochleistungs-Werkzeugen ist es wichtig, dass die Materialien auch unter Extrembedingungen stabil und haltbar bleiben. Und genau das macht diese Materialien auch ideal für Datenspeicherung."

© TU Wien

Speichermedium nach Vorbild alter Kulturen

Das Projekt ist also keinesfalls als Gag zu verstehen, sondern bietet großes Potenzial für langfristige Datenspeicherung: Während herkömmliche magnetische oder elektrische Datenspeicher oft nur eine Lebensdauer von einigen Jahren haben, könnten Daten durch das Einschreiben in keramische Materialien Jahrhunderte oder gar Jahrtausende überdauern. Und zwar ohne ständige Energiezufuhr oder Kühlung, wie dies bei heutigen Speichermedien der Fall ist, wodurch auch das Klima weniger belastet werden würde. Dabei ist vor allem die Speicherkapazität dieser Methode bemerkenswert, da sich auf einer Fläche einer A4-Seite mehr als zwei Terabyte an Daten unterbringen ließen.

"Wir leben heute im Informationszeitalter, doch ausgerechnet unsere eigene Epoche speichert ihr Wissen in Medien, die erstaunlich kurzlebig sind", sagt Alexander Kirnbauer und verweist unter anderem auf frühere Kulturen, die ihre Botschaften in Stein meißelten: "Mit keramischen Speichermedien verfolgen wir einen ähnlichen Ansatz wie alte Kulturen, deren Inschriften wir heute noch lesen können. Wir schreiben Informationen in stabilen, inert reagierenden Materialien, die den Lauf der Zeit überstehen und auch zukünftigen Generationen noch vollständig zugänglich bleiben."

Weltrekord offiziell bestätigt

Das Projekt ist aber nicht nur zukunftsweisend, sondern hat es nun auch ins Guinness-Buch der Rekorde geschafft: Der Weltrekord – inklusive Auslese-Vorgang mit Elektronenmikroskop – wurde von TU Wien und Cerabyte gemeinsam vor Zeug:innen durchgeführt und von der Universität Wien, als unabhängiger Vermesser, bestätigt. Anschließend wurde der Rekord von Guinness geprüft und nun offiziell anerkannt. Der vermessene QR-Code hat übrigens nur 37 Prozent der Größe des bisherigen Weltrekordhalters.

"Der nun bestätigte Weltrekord markiert erst den Anfang einer vielversprechenden Entwicklung. Wir wollen nun auch andere Materialien verwenden, die Schreibgeschwindigkeit erhöhen und skalierbare Herstellungsverfahren entwickeln, damit keramische Datenspeicher nicht nur im Labor, sondern auch in der Industrie eingesetzt werden können. Gleichzeitig untersuchen wir, wie sich komplexere Datenstrukturen – weit über einfache QR-Codes hinaus – robust, schnell und energieeffizient in keramische Dünnfilme schreiben und zuverlässig auslesen lassen", so Kirnbauer abschließend.

www.tuwien.at

www.cerabyte.com