Ein Datenspeicher aus Lachs-DNA und Nano-Silber

DNA-Moleküle haben sich in der Natur als guter Speicher für eine große Menge an Investitionen erwiesen. Nun soll die Erbsubstanz des Lebens auf der Erde in Verbindung mit Nanotechnologie auch für künstlich hergestellte Speichersysteme zum Einsatz kommen. In Zusammenarbeit von Wissenschaftlern des DFG-Centers for Functional Nanostructures (CFN) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und des Institute of Photonics Technologies an der National Tsing Hua University in Taiwan entstand dafür ein neuartiger Biopolymer-Film aus Lachs-DNA mit Silber-Nanopartikeln, der kostengünstig und umweltverträglich Informationen speichern kann.

Das System besteht aus einer dünnen Schicht der DNA, die mit Silbersalzen versetzt und zwischen zwei Elektroden eingebettet ist. Wird es mit UV-Licht stimuliert, bilden sich Silber-Nanopartikel, durch die Strom fließen kann. So entsteht ein Biopolymer-Film, auf den sich Daten schreiben lassen. Der Speicher lässt sich einmal beschreiben und dann mehrmals auslesen, teilten die Forscher mit.

"Dieser DNA-basierte Speicher ist kostengünstiger als herkömmliche Speicher, die aus anorganischen Materialien wie Silizium bestehen", erklärte Ljiljana Fruk, die am CFN eine interdisziplinäre Forschungsgruppe für DNA-Nanotechnologie, Biofunktionalisierung und Design von lichtgesteuerten Nanobauteilen leitet. "Außerdem ist er recycelbar, und die Rohstoffe sind in der Natur reichlich vorhanden."

Bei niedriger Spannung fließt nur geringer Strom durch den DNA-Silber-Biopolymer-Film. Diesen Zustand interpretieren die Forscher als logische Null. Ab einer bestimmten Grenzspannung aber bilden sich freie Ladungsträger, die einen höheren Stromfluss verursachen, was von den Wissenschaftlern als logische Eins interpretiert wird.

Die Herstellung des neuartigen DNA-Datenspeichers verbindet aktuelle Erkenntnisse aus der DNA-Nanotechnologie mit Erfahrungen aus der Fertigung herkömmlicher Polymer-Bauteile. Die Forscher erwarten Anwendungen ihres Systems als optische Speicher oder auch in sogenannten plasmonischen Bauteilen. "Die Forschung zu DNA als Biopolymer steht allerdings noch ziemlich am Anfang", erklärte Fruk. "In naher Zukunft werden sich daher noch weitere Anwendungsmöglichkeiten eröffnen."