Der Origami-Datenspeicher

Abu Dhabi (Vereinigte Arabische Emirate) - Digitale Speicher nutzen je zwei verschiedene Zustände, die sich über elektrische oder magnetische Impulse schalten lassen. Einen rein mechanischen, digitalen Speicher entwickelten nun Wissenschaftler in den Vereinigten Arabischen Emiraten. Dieser besteht aus gefalteten Papierstrukturen, inspiriert von der japanischen Origami-Faltkunst. Wie die Forscher in der Fachzeitschrift „Applied Physics Letters“ berichten, konnte ein Zwei-Bit-System aus Papier zuverlässig über resonante Schwingungen zwischen zwei Zuständen geschaltet werden.

Für ihren mechanischen Schalter nutzten die Forscher um Mohammed Daqaq von der New York University Abu Dhabi ein etwas festeres, handelsübliches Papier. Aus diesem falteten sie pro Schalter einen wenige Zentimeter hohen Balg, der sich aus zwölf dreieckigen Segmenten zu einem sogenannten Kresling-Muster zusammensetzte. Diese Dreiecksflächen waren nicht völlig eben, sondern entweder etwas nach außen oder nach innen gewölbt. Der gefaltete Balg wechselte zwischen diesen Wölbungen wenn er auf einer schnell vibrierenden Unterlage in Schwingung versetzt wurde. Dabei änderte sich die Gesamthöhe des Balgs um etwa einen Zentimeter.

Die Wissenschaftler falteten nun zwei solcher Bälge mit jeweils etwas unterschiedlichen Dreiecksflächen. Der eine wechselte die Ausrichtung seiner Wölbungen bei acht und zehn resonanten Schwingungen pro Sekunden. Der zweite Balg reagierte bei etwas höheren Frequenzen von knapp elf und dreizehn Hertz. So ließen sich beide Bälge – entsprechend eines simplen Zwei-Bit-Systems – jeweils kontrolliert zwischen den beiden Wölbungszuständen hin und her schalten. Beim Schalten änderte sich jeweils die Höhe der Bälge, die so den zwei digitalen Zuständen „0“ und „1“ entsprach.

„Solche Schalter können stark verkleinert werden und dann von kleinen piezoelektrischen Aktuatoren geschaltet werden“, sagt Mohammed Daqaq, Direktor des Laboratory of Applied Nonlinear Dynamics. Dutzende, wenn nicht sogar hunderte bis tausende solcher winzigen Origami-Bälge ließen sich dann auf einer vibrierenden Unterlage anordnen. Da jeder Balg etwas andere Faltstrukturen aufweist, ließe jeder auch mit verschiedenen Schwingungsfrequenzen gezielt schalten. Ob dieses pfiffige Konzept eines rein mechanischen, digitalen Schaltmoduls allerdings auch zu konkreten Anwendungen führen könnte, ist heute noch nicht absehbar.