Optimierte Mikrofilme mit antimikrobiellen Eigenschaften für eine sichere Langzeitdatenspeicherung

In einem gemeinsamen Forschungsvorhaben haben das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS und die FilmoTec GmbH Bitterfeld-Wolfen eine neue Technologie entwickelt, die die Resistenz von Mikrofilmen gegenüber mechanischen und biochemischen Umwelteinflüssen verbessert und so ihre Langzeitstabilität erhöht.

Elektronische Datenträger wie CDs, DVDs, USB-Sticks oder externe Festplatten unterliegen durch ihre unterschiedlichen Herstellungs- und Lagerbedingungen einer begrenzten Haltbarkeit. Zudem haben sie relativ kurze Innovationszyklen, weshalb eine Langzeitarchivierung von Daten auf Mikrofilmen auf Silberhalogenidbasis weltweit nach wie vor zum Einsatz kommt. Die Filme bestehen aus einem etwa 100 μm dicken durchsichtigen Filmträger aus Polyethylenterephthalat (PET) sowie einer 10 bis 15 μm großen Emulsionsschicht, in der in mehreren Lagen Silberhalogenide enthalten sind. Die Emulsionsschicht wird nach oben durch eine Gelatineschutzschicht begrenzt.

»Die verschiedenen hauchdünnen Schichten in Mikrofilmen können sich voneinander ablösen oder durch mikrobiologische Veränderungen beschädigt werden. Das kann zum Verlust der gespeicherten Daten führen. Andererseits wird der äußeren Gelatineschutzschicht üblicherweise das Biozid Phenol zugesetzt, um biochemische Angriffe und Materialzerstörung durch Mikroorganismen zu vermeiden. Das Problem dabei: Phenol ist stark hautreizend und wirkt lokal als auch systemisch stark toxisch«, erklärt Dr. Ulrike Hirsch, Projektleiterin am Fraunhofer IMWS.

Hier setzten die Entwicklungs- und Forschungsarbeiten des Projektteams an. Die Modifizierung der PET-Substrate erfolgte unter Atmosphärendruck mit verschiedenen Gasen und Aerosolen. Es kamen Sauerstoff, Stickstoff und Argon als Gase und Wasser sowie ein wasserbasierter Haftvermittler zum Einsatz, um eine verbesserte Resistenz gegenüber antimikrobiellen Angriffen zu erreichen. Vergleichend zu den Behandlungen unter Atmosphärendruck führten die Forschenden auch Niederdruck-Plasmabehandlungen mit definierter Gaszusammensetzung durch, die eine wesentlich genauer einstellbare Gaszusammensetzung ermöglichen. Durch den zugeführten Haftvermittler auf Stickstoffbasis konnte nachweislich eine Verbesserung der Haftung der Emulsionsschichten erreicht werden.

Anstatt des giftigen Phenols wurde das zuoberst liegende Gelatinematerial der Filme mit umweltfreundlichen und nicht gesundheitsschädlichen Bioziden versetzt, um biochemische Angriffe und Materialzerstörungen durch Mikroorganismen zu vermeiden: Oregano-, Thymian- und Zitronengrasöl. Diese sind am Markt gut verfügbar und in der Umweltverträglichkeit sowie für die menschliche Gesundheit im Vergleich zum herkömmlich eingesetzten Biozid Phenol als geeigneter einzustufen. Die Untersuchungen zeigen, dass die fotografischen Eigenschaften der Filme durch die veränderten und neu entwickelten Materialien nicht beeinträchtigt werden.