Plakbandgeheugen

Informatie wegschrijven op plakband. Het lukte de Duitse laserfysicus prof.dr. Steffen Noehte. Op een doodgewoon rolletje van tien meter lang en negentien millimeter breed passen tien gigabyte.

VIJFTIEN CD'S of ruim 7.000 floppy's passen er op het rolletje Tesa-plakband dat prof.dr. Steffen Noehte van het European Media Laboratory (EML) in Heidelberg in zijn hand houdt. ``Het rolletje is zo groot als vijf gestapelde rijksdaalders. Met een laser kun je de band beschrijven en lezen. De laser bevindt zich binnenin het rolletje'', aldus de laserfysicus die zijn vinding, de zogeheten t-rom, over vijf jaar op de markt wil brengen. Dat moet gebeuren in samenwerking met Beiersdorf (de Hamburgse fabriek van hansaplast en Tesa-plakband), de Universiteit van Mannheim en een nog nader te bepalen elektronicaconcern.

De uitvinding van de t-rom is een prachtig voorbeeld van serendipiteit. Noehte: ``Vorig jaar, op vrijdag 13 maart, trof ik samen met mijn medewerker Matthias Gerspach in mijn verduisterde laboratorium de laatste voorbereidingen voor onze presentatie op de CeBit '98 informaticabeurs in Hannover. We hadden het demonstratiemateriaal klaar. Met een groene laser hadden we in een speciale cd wat kleine hologrammen gebrand die, als je ze uitleest, een korte beeldenreeks zouden opleveren. Toen opeens, viel onze blik op een helder rolletje Tesa-plakband. Al eerder hadden we geëxperimenteerd met arseenhoudende polymeren, plastics dus, en met plakband van andere merken om digitale informatie op te slaan, maar dat lukte niet bijster goed. We besloten om een strookje Tesa te belichten. Twintig minuten later bleek dat onze laser een opvallend helder en duidelijk hologram op de strook bleek te hebben belicht. We waren stomverbaasd. Blijkbaar had Tesa een grotere zuiverheid dan andere plastic plakband, waardoor het zich ondanks de geringe lichtgevoeligheid van dergelijke polymeren liet beschrijven en uitlezen door een laser van slechts één milliwatt'', zegt Noehte.

KWETSBAAR

Op het moment van zijn vondst deed Noethe eigenlijk onderzoek naar een grotere geheugencapaciteit voor optische computers - dat zou moeten werken met de snelheid van het licht. Daarbij hield de Duitser in het achterhoofd dat ook de gewone computer verbetering behoeft. De floppydisk is namelijk magnetisch kwetsbaar en de cd-rom is achterhaald door de Digital Versatile Disc DVD, die op zijn beurt een beperkte capaciteit heeft. En de silicium-chip is als opslagmedium duur doordat hij in stofvrije laboratoria moet worden vervaardigd. De t-rom lijkt aan heel wat van deze problemen tegemoet te komen. Hij heeft een flinke opnamecapaciteit, is klein en kan goedkoop in gewone hallen worden vervaardigd doordat het fabrieksstof aan de eerste meters kleeft die worden weggegooid.

Het t-rom-systeem werkt als volgt. Een laser van 1 milliwatt (een duizendste watt) wordt op één laag van Tesa-plakband gericht en brandt daarin met een temperatuur van 170 °C een punt ter grootte van één duizendste millimeter. Door de opwarming wordt de plakband (Tesa is een thermoplast) week gemaakt en daardoor veranderen de optische eigenschappen ter plaatse. Bij de vervaardiging wordt Tesa vijftig maal uitgerekt, maar een laser doet het materiaal plaatselijk naar zijn oorspronkelijke omvang krimpen en verhoogt daarmee de optische dichtheid. Tesa doet dat veel meer dan andere polymeren. Het materiaal blijft ter plaatse doorzichtig, de binair opgeslagen informatie kan door de verhoogde weerkaatsing worden uitgelezen. ``Omdat wij al langer experimenteerden met het opslaan van gegevens in meerdere lagen polymeren, belichtten we vervolgens ook een rol Tesa. Het is ons tot nu toe gelukt met vijf lagen, maar in beginsel kunnen het er veel meer zijn'', aldus Noehte. Volgens de laserfysicus hoeft de rol plakband bij het beschrijven en lezen niet te worden afgewikkeld doordat bij de vervaardiging iedere laag optisch gescheiden kan worden en de informatie door meerdere reeds beschreven lagen beschrijfbaar en leesbaar is. ``Verder is het mogelijk om deze rollen reeds bij de vervaardiging met sporen of informatie te bedrukken.''

Uitwissen en herschrijven is onmogelijk, maar eigenlijk ook onnodig omdat het materiaal zo goedkoop is. Tesa-rollen van 90 lagen dik zijn mogelijk, maar in de praktijk zullen dat er 20 of 30 zijn vanwege de inspanningen voor de laser bij zo'n dikke rol.

SPIEGEL

Het rolletje plakband wordt beschreven via een laserkop die binnenin het rolletje is bevestigd. Daaromheen draait een spiegel met lens die alle breedtes en dieptes van de bevestigde t-rom kan bereiken. De spiegel kan door een motortje in hoogte worden versteld zodat het laserlicht op een gewenste laag in de rol focust. Die laag wordt optisch waargenomen doordat de bij het oprollen aangebrachte formattering toont waar de laser zich bevindt. ``Het voordeel van onze laser is, dat er geen onbalans kan optreden zoals met de – veel zwaardere – hogesnelheids cd-rom. Doordat het loopwerk minder energie vergt, kan het bijvoorbeeld in een videocamera worden ondergebracht. In beginsel zijn we eruit, maar het ontwikkelen van alle onderdelen vergt nog wel vijf jaar'', voegt Noehte eraan toe. ``Daarvoor hebben we bovendien de vakkennis nodig van een elektronicaconcern. De productiekosten van een dergelijke laser moeten laag genoeg zijn om in massa te worden vervaardigd.''

Doordat Tesa in de diepte beschrijfbaar is en de informatie gelijktijdig uit verschillende lagen gelezen kan worden, kan men er ook digitale hologrammen van slechts een halve mm³ mee afdrukken, bijvoorbeeld op Eurobankbiljetten en toegangskaarten – denk aan voetbalkampioenschappen – waar enkele onzichtbaar kleine laagjes plakband in zijn verwerkt. In omgekeerde richting kan men kaarten snel toetsen op echtheid, bijvoorbeeld wanneer er meerdere bewijzen voor één zitplaats worden aangeboden. Hetzelfde geldt voor bijvoorbeeld softwarepakketten en geneesmiddelen. ``Dat wordt onze eerste afzetmarkt'', aldus Noehte.

Op een normale t-rom van tien meter lang en negentien millimeter breed uit de kantoorboekhandel passen tien gigabyte ofwel 15 cd's. Op twintig lagen Tesa gaan drie gigabyte ofwel een speelfilm van een uur. Noehte denkt daarom ook aan een toepassing als de vestzakcomputer waarin straks encyclopedieën en kaarten worden opgeslagen. Of beeldopslag in digitale videocamera's die te klein zijn voor een cd-rom. Nog een mogelijke toepassing wordt de autoradio die straks een browser wordt op zoek naar muziek, informatie en navigatiebakens in de vorm van Global Positioning Systems. ``We hebben haast'', zegt Noehte bij het afscheid. ``De concurrentie is groot en machtig.''