Abo
  • IT-Karriere:

Speichertechnik: Datenspeicher braucht nur ein Atom pro Bit

Kleiner geht es kaum: Eine neue Speichertechnik nutzt die Atome eines Metalls als Informationsträger. Die Forscher aus der Schweiz wollen damit keine neuartige Festplatte entwickeln.

Artikel von Jan Oliver Löfken veröffentlicht am
Ein-Atom-Speicher (Symbolbild): Holmiumatome werden zwischen zwei verschiedenen magnetischen Zuständen geschaltet.
Ein-Atom-Speicher (Symbolbild): Holmiumatome werden zwischen zwei verschiedenen magnetischen Zuständen geschaltet. (Bild: Natterer/EPFL)

Das silberweiß glänzende und relativ weiche Metall Holmium bildet die Basis für den bislang wohl kleinsten magnetischen Datenspeicher der Welt. Pro Datenbit benötigte eine internationale Forschergruppe nur ein einziges Holmiumatom. Dessen magnetischer Zustand ließ sich mit kleinen Strompulsen zwischen zwei Werten hin und her schalten. Wie die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Nature berichten, konnten sich die Holmiumatome die digitalen Werte für einige Stunden merken - eine für derartige Grundlagenversuche relativ lange Zeitspanne.

Inhalt:
  1. Speichertechnik: Datenspeicher braucht nur ein Atom pro Bit
  2. Ein Speicher aus Chloratomen

"Wir schufen einen Datenspeicher am fundamentalen Limit aus einem einzigen Atom", sagt Physiker Fabian Natterer, der derzeit an der Technischen Hochschule in Lausanne forscht. Herkömmliche Festplatten benötigen dagegen Hunderttausende bis Millionen Atome pro Datenbit. So könnten rein rechnerisch mit dicht aneinandergereihten Holmiumatomen gut 100.000 GByte auf der Fläche einer Briefmarke gespeichert werden. Der Prototyp des Magnetspeichers, den Natterer gemeinsam mit Kollegen vom IBM Almaden Research Center im kalifornischen San Jose entwickelt hat, bestand bisher aus nur zwei Holmiumatomen. Diese ordneten die Forscher auf einer mit isolierendem Magnesiumoxid bedeckten Trägerfläche aus Silber an. Doch das Zwei-Bit-System reichte aus, um die Machbarkeit eines atomar kleinen Magnetspeichers zu demonstrieren.

Ein Rastertunnelmikroskop wird zum Schalter

Die beiden an Magnesiumoxid angedockten Holmiumatome konnten zwischen zwei verschiedenen magnetischen Zuständen geschaltet werden. Diese sind die Basis für die Speicherung der digitalen Basiswerte 0 und 1. Zum Schalten nutzten Natterer und seine Kollegen die atomar feine Spitze eines Rastertunnelmikroskops, durch die sie kurze Strompulse bei etwa 150 mV Spannung schickten. Das Auslesen des magnetischen Moments der Holmiumatome gelang über ein Eisenatom, das in der Nähe der Holmiumatome als Magnetsensor diente. Auch ohne dieses Sensoratom konnten die beiden magnetischen Zustände über Änderungen des elektrischen Widerstands in einem äußeren Magnetfeld bestimmt werden.

Trotz dieses geglückten Experiments ist der Weg zu einer Holmium-Festplatte mit Millionen Gigabyte Kapazität noch sehr weit. Denn die Wissenschaftler führten ihre Versuche im Vakuum und bei tiefen Temperaturen von bis zu minus 272 Grad durch. Für Grundlagenforscher war auch die Speicherdauer von einigen Stunden ein Erfolg, für konkrete Anwendungen ist das ohne Zweifel viel zu kurz. "Die genutzten Techniken zum Schreiben und Lesen der Daten sind nicht gerade nutzerfreundlich oder gar erschwinglich", schreibt Roberta Sessoli von der Universität Florenz in einem begleitenden Kommentar. Dennoch zeigte sich die nicht an dieser Studie beteiligte Expertin für magnetische Systeme begeistert, dass die Wissenschaftler die Machbarkeit eines Ein-Atom-Datenspeichers beweisen konnten.

Natterer will keine neue Festplatte entwickeln

Stellenmarkt
  1. GKV-Spitzenverband, Berlin
  2. Pfennigparade SIGMETA GmbH, München

Auch Natterer will mit seinen Experimenten nicht unbedingt eine neuartige Festplatte entwickeln. "Magnete aus einzelnen Atomen können die Bausteine für völlig neue Experimente bilden", sagt er. So können bisher unbekannte kollektive Effekte mit einer Art magnetischem Atomlego erforscht werden. Interessant wären Versuche, in denen diese kleinstmöglichen Magnete die Eigenschaften von Materie auf der atomaren Skala beeinflussen.

An die Grenze der maximal möglichen Speicherdichte tasten sich auch andere Forschergruppen heran.

Ein Speicher aus Chloratomen 
  1. 1
  2. 2
  3.  


Anzeige
Hardware-Angebote
  1. (reduzierte Überstände, Restposten & Co.)

Eheran 10. Mär 2017

Wie viele Elemente (nicht Atome) fallen dir denn ein, die nur den einen Zustand...

Niaxa 09. Mär 2017

Ich spalte meine Atome immer mehrmals, um Platz zu schaffen. In einem 1000stel atom ist...

HolmHansen 09. Mär 2017

Ich schicke einfach alles in die Cloud (auch wenn dort sicher jemand meine Daten klaut) xD

JouMxyzptlk 08. Mär 2017

Korrekt es wurde mit dem Rastertunnelelektronenmikroskop gemacht. Man hat absichtlich...


Folgen Sie uns
       


Timex Data Link ausprobiert

Die Data Link wurde von Timex und Microsoft entwickelt und ist eine der ersten Smartwatches. Anlässlich des 25-jährigen Jubiläums haben wir uns die Uhr genauer angeschaut - und über einen alten PC mit Röhrenmonitor programmiert.

Timex Data Link ausprobiert Video aufrufen
WEG-Gesetz: Bundesländer preschen bei Anspruch auf Ladestellen vor
WEG-Gesetz
Bundesländer preschen bei Anspruch auf Ladestellen vor

Können Elektroauto-Besitzer demnächst den Einbau einer Ladestelle in Tiefgaragen verlangen? Zwei Bundesländer haben entsprechende Ergebnisse einer Arbeitsgruppe schon in einem eigenen Gesetzentwurf aufgegriffen.
Eine Analyse von Friedhelm Greis

  1. Elektroautos Mehr als 7.000 neue Ladepunkte in einem Jahr
  2. Elektroautos GM und Volkswagen verabschieden sich vom klassischen Hybrid
  3. Elektroauto BMW meldet Zehntausende E-Mini-Interessenten

Indiegames-Rundschau: Epische ASCII-Abenteuer und erlebnishungrige Astronauten
Indiegames-Rundschau
Epische ASCII-Abenteuer und erlebnishungrige Astronauten

In Stone Story RPG erwacht ASCII-Art zum Leben, die Astronauten in Oxygen Not Included erleben tragikomische Slapstick-Abenteuer, dazu kommen Aufbaustrategie plus Action und Sammelkartenspiele: Golem.de stellt neue Indiegames vor.
Von Rainer Sigl

  1. Indiegames-Rundschau Von Bananen und Astronauten
  2. Indiegames-Rundschau Verloren im Sonnensystem und im Mittelalter
  3. Indiegames-Rundschau Drogen, Schwerter, Roboter-Ritter

Nachhaltigkeit: Jute im Plastik
Nachhaltigkeit
Jute im Plastik

Baustoff- und Autohersteller nutzen sie zunehmend, doch etabliert sind Verbundwerkstoffe mit Naturfasern noch lange nicht. Dabei gibt es gute Gründe, sie einzusetzen, Umweltschutz ist nur einer von vielen.
Ein Bericht von Werner Pluta

  1. Nachhaltigkeit Bauen fürs Klima
  2. Autos Elektro, Brennstoffzelle oder Diesel?
  3. Energie Wo die Wasserstoffqualität getestet wird

    •  /