Datenspeicher aus Papier

Digitale Speichermedien nutzen zwei verschiedene Zustände, die sich meist über elektrische oder magnetische Impulse schalten lassen. Inspiriert von der japanischen Faltkunst Origami entwickelten Wissenschaftler nun ein rein mechanisches Zwei-Bit-System – aus gefaltetem Papier. Wie die Forscher in der Fachzeitschrift „Applied Physics Letters“ berichten, wechselte ihre digitale Schaltung aus Papier zuverlässig zwischen zwei Zuständen hin und her. Auf diese Weise ließen sich die digitalen Basiswerte 0 und 1 speichern.

Für ihren Prototyp nutzten Mohammed Daqaq von der New York University in Abu Dhabi und seine Kollegen ein etwas festeres, aber handelsübliches Papier. Daraus falteten sie einen wenige Zentimeter hohen Balg, der sich aus zwölf dreieckigen Segmenten zusammensetzte. Die Dreiecksflächen waren dabei nicht völlig eben, sondern entweder etwas nach außen oder nach innen gewölbt. Legten die Forscher den Balg auf eine schnell vibrierende Unterlage und versetzten ihn so in Schwingungen, wechselte er bei einer charakteristischen Frequenz zwischen den beiden Wölbungen. Infolgedessen änderte sich die Gesamthöhe des Balgs um etwa einen Zentimeter.

Nach demselben Bauplan falteten die Wissenschaftler einen weiteren Balg, dessen Dreiecksflächen sich allerdings leicht unterschieden. Dadurch kehrten die beiden Prototypen ihre Wölbung bei verschiedenen Frequenzen um: Die eine Variante schaltete bei acht und zehn Schwingungen pro Sekunde, die andere bei elf und dreizehn Hertz. So gelang es dem Team, die Bälge – entsprechend einem simplen Zwei-Bit-System – kontrolliert zwischen den beiden Zuständen hin- und herzuschalten.

„Solche Schalter können stark verkleinert werden“, sagt Daqaq. Damit wäre es dann möglich, Hunderte bis Tausende der winzigen Bälge auf einer vibrierenden Unterlage anzuordnen. Da jeder Balg etwas andere Faltstrukturen aufweist, ließe sich jeder von ihnen mit verschiedenen Schwingungsfrequenzen gezielt schalten. Ob dieses Konzept eines mechanischen digitalen Schaltmoduls auch zu konkreten Anwendungen führen wird, ist heute allerdings noch nicht absehbar.