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Speichertechnik: Ein Atom und eine Leerstelle sind ein Bit

Forscher aus den Niederlanden haben einen Speicher aus Chloratomen gebaut. Die Speicherdichte dieses Systems ist immens. Allerdings hat die Speichertechnik auch einige Nachteile.

Artikel veröffentlicht am ,
Speicher aus Chloratomen: Auszug aus Feynman-Vortrag
Speicher aus Chloratomen: Auszug aus Feynman-Vortrag (Bild: TU Delft)

Wie viel Platz benötigen alle Bücher der Welt? Bibliotheken sind große Wissensspeicher, halten aber nur einen Teil vor. Mit einer neuen Speichertechnik die Forscher von der Technischen Universität (TU) in Delft in den Niederlanden entwickelt haben, ließe sich die gesammelte Weltliteratur ohne Schwierigkeiten in einer Ecke einer Postkarte unterbringen.

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Der Speicher besteht aus Chloratomen. Diese ordnen sich auf einer Kupferoberfläche zu einem zweidimensionalen Gitter an. Sind nicht genug Atome vorhanden, um das Gitter zu füllen, gibt es in dem Gitter Löcher, sogenannte Vakanzen. Dieses Gitter mit den Vakanzen darin bildet einen Speicherblock.

Ein Atom und eine Vakanz sind ein Bit

Beschrieben wird der Speicher mit einem Rastertunnelmikroskop. Das bewegt die Vakanzen in dem Gitter - sie würden wie in einem Schiebepuzzle durch das Gitter geschoben, sagt Projektleiter Sander Otte. Eine Kombination aus Vakanz und Atom bildet ein Bit: Atom über Vakanz ist eine Eins, Vakanz über Atom eine Null.

Die Atome werden zu Blöcken aus acht mal acht Bit angeordnet. Dabei liegt zwischen jeder Reihe und Spalte mit Bits jeweils eine durchgehende Reihe von Chloratomen, damit das Gitter stabil ist. Jeder Speicherblock wird durch einen Marker, ebenfalls eine Kombination aus Atomen und Vakanzen, gekennzeichnet. Ein spezieller Marker kann für einen defekten Speicherblock gesetzt werden. Ein 64-Bit-Block speichert acht Buchstaben - und entsprechend viele solcher Blöcke einen ganzen Text.

Die Speicherdichte ist deutlich höher

Die Niederländer haben einen solchen Speicher mit einer Größe von 8.000 Bit gebaut. Der ist 96 Nanometer breit und 126 Nanometer lang - und damit deutlich kleiner als ein herkömmlicher Speicher, bei dem für jedes Bit mehrere Atome benötigt werden. Die Speicherdichte des neuen Speichers soll etwa 500 Mal höher als die eines heutigen Speichers sein.

Durch die immens wachsende Datenmenge wird eine höhere Speicherdichte wichtig. Eine andere Möglichkeit, mehr Daten auf geringem Raum zu speichern, stellt synthetische DNA dar. US-Forscher haben kürzlich einen neuen Rekord mit einem DNA-Speicher aufgestellt.

Die Idee stammt von Feynman

Die Idee, einen Speicher auf atomarer Ebene zu schaffen, hatte der Physiker und Nobelpreisträger Richard Feynman. Am 29. Dezember 1959 hielt er einen Vortrag mit dem Titel There's Plenty of Room at the Bottom - deutsch etwa: Es gibt viel Spielraum nach unten. Darin beschrieb er, wie sich Technik auf bis auf atomare Ebene miniaturisieren lasse - das, was wir heute als Nanotechnologie bezeichnen. Feynman schlug damals auch eine Datenspeicherung auf atomarer Ebene vor. Zu seinen Ehren haben die Delfter Forscher in ihrem Speicher einen Teil des Vortrags kodiert.

Mit dieser Technik ließen sich 502 Terabit auf einem Quadratzoll (2,54 x 2,54 Zentimeter) speichern, schreiben die Forscher in der Fachzeitschrift Natur Nanotechnology. "Theoretisch erlaubt es diese Speicherdichte, alle Bücher, die je von Menschen geschaffen wurden, auf eine einzige Briefmarke zu schreiben", sagt Otte.

Festplatten mit dieser Technik wird es allerdings vorerst nicht geben. Derzeit funktioniere der Speicher nämlich nur im Vakuum und bei Temperaturen von 77 Kelvin (minus 196 Grad Celsius), sagt Otte. Außerdem ist er noch sehr langsam: Den 64-Bit-Block zu beschreiben, dauert zwei Minuten, ihn auszulesen eine Minute. Alltagstauglich sei das System noch nicht, gibt Otte zu. Aber durch ihre Entwicklung sei die Datenspeicherung auf atomarer Ebene näher gerückt.



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alexbohl 30. Jul 2016

Soweit ich mich erinnere hat doch IBM (?) bereits vor über 10 Jahren eine Schreibkopf...

Eheran 20. Jul 2016

Da gibt es mehrere Probleme: - Die Datenmengen steigen - Aktuelle Speichersystem sind ma...

Eheran 20. Jul 2016

Das ist aber keine Grundlagenforschung? Es geht doch explizip um Datenspeicher, die...

FreiGeistler 19. Jul 2016

Naja... Oder etwas davon: http://www.google.de/search?q=datenspeicher+inurl:"pro-physik...


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