Nano-Technologie: Forscher konstruieren kleinsten Speicher der Welt

Washington/Hamburg - Eine Speicherdichte, rund hundertmal höher als die handelsüblicher Festplatten, das haben deutsche und amerikanische Forscher bei ihrem neuen Datenspeicher hinbekommen. Und nebenbei ist das Ding auch noch der kleinste magnetische Speicher der Welt. Ein Datenbit, die kleinste Einheit in der Computertechnik, wird dabei auf gerade einmal zwölf Eisenatomen gespeichert, erklärte die Max-Planck-Gesellschaft.

Wie sie im Wissensschaftsjournal "Science" berichten, sind die Wissenschaftler mit ihrem Nano-Magnetspeicher bis an die Grenze der Quantenphysik gegangen. Während die Forscher ein Byte, also 8 Bit, auf 96 Atomen unterbringen, benötigen moderne Festplatten mindestens eine halbe Milliarde Atome für ein Byte. Der Clou: Für den Superspeicher haben die Wissenschaftler erstmals sogenanntes antiferromagnetisches Material verwendet, das bislang als ungeeignet für die Sicherung von Daten galt.

Extreme Kühlung

Herkömmliche Magnete wie die im gewöhnlichen Kompass nutzen in der Regel ferromagnetisches Material, das aus Eisen, Nickel und anderen Elementen bestehen kann. Auf Computerfestplatten werden die Datenbits jeweils in winzigen ferromagnetischen Strukturen abgelegt, die die Null oder Eins eines Bits durch die Ausrichtung ihrer Pole repräsentieren. Diese Speicher benötigen allerdings einen Mindestabstand zueinander - anders als bei antiferromagnetischen Einheiten, die deutlich dichter nebeneinanderliegen können.

"Wir haben jetzt eine Möglichkeit gefunden, in kurzen Reihen von Eisenatomen zwei unterschiedliche antiferromagnetische Zustände zu erzeugen, einen für die Null und einen für die Eins", sagt Sebastian Loth vom Hamburger Forschungszentrum CFEL (Center for Free-Electron Laser Science), ein Autor der Studie. Dazu würden die Eisenatome auf einer Kupfernitrid-Oberfläche platziert.

Der Superspeicher lässt sich jedoch nur unter besonderen Umständen bauen: Stabil ist er derzeit erst bei Temperaturen von minus 268 Grad. Außerdem wurden die Strukturen Atom für Atom aufgebaut. Möglich sei das nur mit Hilfe eines Rastertunnelmikroskops, sagt Loth. Beschrieben und ausgelesen wird der Nanospeicher ebenfalls mit dem Mikroskop.

"Ehe antiferromagnetische Datenpunkte tatsächlich zum Einsatz kommen, wird sicher noch einige Zeit vergehen", sagte Andreas Heinrich, Leiter des IBM-Labors in Almaden in Kalifornien und Mitautor der Studie. Forscher des IT-Konzerns hatten bei der Entwicklung entscheidend mitgearbeitet.