SapphireNanoStruct - Keramische Beschichtungen von Saphir-Substraten und deren Laser-Nano-Strukturierung zur Langzeitdatenspeicherung

gefördert durch: FFG, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster 

Projektnummer: 44524216

Projektende: 09/2025

Die langfristige Datenspeicherung ist ein großes Problem unseres digitalen Zeitalters, da derzeitige Festplatten und Solid-State-Laufwerke regelmäßig ausgetauscht werden müssen, um z.B. auch Datenverlust zu verhindern. Zudem verbrauchen diese sehr viel Energie. Im Gegensatz dazu wären keramische Datenspeicher extrem widerstandsfähiger und langlebiger, wodurch sich deren sorgfältige Archivierung (ohne Datenverlust durch „Alterung“ und andere Umwelteinflüsse) erheblich einfacher und kostengünstiger durchführen ließe. Somit könnten ca. 99% des Energieverbrauchs von herkömmlichen Datenspeichern eingespart werden. Um diese neuartigen keramischen Datenspeicher zu entwickeln, benötigt es die Synergie zwischen optimierter Laserstrukturierung (mit Ultrakurzpulslasern) und optimierten keramischen Schichten auf keramischen Trägermaterialien.

Ziel dieses BRIDGE-Projekts ist es somit, keramische Hartstoffschichten (basierend auf TiN, ZrN, HfN und CrN) auf polykristallinen und monokristallinen Al₂O₃ (Saphir) Substraten zu entwickeln und deren Grenzflächenausbildung bei unterschiedlichen Wärmebehandlungen zu erforschen. Die entwickelten Schicht-Keramik Verbunde sollen mit Hilfe von Ultrakurzpulslasern strukturiert und „beschrieben“ werden. Eine detaillierte mikroinvasive Analyse der Strahl-Materie-Wechselwirkung im Allgemeinen und der Ablation des Beschichtungsmaterials im Besonderen soll deren Eignung als Keramik-Datenträger sicherstellen. Dies erfordert das Zusammenspiel der in diesen Bereichen führenden Institute der TU Wien. Am Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie (WWWT) werden die entsprechenden Schicht-Keramik Verbunde entwickelt und mit hochauflösender Elektronenmikroskopie analysiert. Am Institut für Fertigungstechnik und Photonische Technologien (IFT) erfolgt deren Laserstrukturierung mit entsprechender Analyse. Der Brückenschlag dieser Institute der TU Wien mit der Ceramic Data Solutions GmbH (CDS) soll die Produktentwicklung eines keramischen Datenspeichers sowie die Ausbildung von hochqualifizierten Forscher*innen im relevanten Bereich der Schichtentwicklung und Laserstrukturierung (durch entsprechende Dissertationen) für diesen Wirtschaftszweig (sowie artverwandte Wirtschaftszweige) sicherstellen. Dies erlaubt eine Intensivierung der Forschungsleistungen in der industriellen Spitzenforschung und der experimentellen Entwicklung sowie der Förderung der Kommerzialisierung dieser High-Tech-Innovation.