Neuer Super-Datenspeicher Alle Bücher der Welt passen auf eine Briefmarke

Für uns ist das Alltag. Unsere Speichermedien werden immer kleiner. Und es passt immer mehr drauf. Wofür wir vor 20 Jahren noch 100 Computer-Festplatten benötigten, passt heute auf einen Mini-USB-Stick. Und Forscher suchen immer neue Möglichkeiten, Daten auf noch weniger Platz zu speichern. Jetzt haben sie wieder eine gefunden. Mit Chloratomen.

„Man kann es mit einem Schiebepuzzle vergleichen“, sagt Studienleiter Dr. Sander Otte von der Technischen Universität in Delft. Und so funktioniert der Speicher. Legt man Chloratome auf eine Kupferoberfläche, dann bilden sie automatisch ein zweidimensionales Gitter. Stellt man zu wenig Chlor bereit, ergeben sich Lücken, Vakanzen wie die Forscher es nennen. Und die steuern sie mit einem Rastertunnelmikroskop. Aus einer Lücke und einem Chloratom setzten sie ein Bit zusammen, die kleinste Speichereinheit: In der Draufsicht bedeutet „Vakanz oben, Atom unten“ eine Null; „Atom oben, Vakanz unten“ heißt dementsprechend Eins. In einem Video haben die Forscher der TU Delft das Prinzip erklärt.

Ein Atom – ein Bit

Dr. Sander Otte, Physiker an der Technischen Universität Delft
Dr. Sander Otte, Physiker an der Technischen Universität Delft Bildrechte: TU Delft/Sander Foederer

Alle unsere Speichermedien speichern die Informationen durch Nullen und Einsen. Das ist das Grundprinzip. Neu ist bei dem Versuch mit dem Chlor, dass die Speicherung auf atomarer Ebene stattfindet. Denn bisher braucht es einen Verbund von mehreren Millionen Atomen, damit ein magnetisches Bit so stabil ist, dass zum Beispiel Festplattendaten über Jahre sicher sind. Das könnte die Speichermethode der holländischen Forscher ändern. Und das Ergebnis wäre: Sämtliche je geschriebenen Bücher der Welt würden auf einem Speicher in der Größe einer Briefmarke Platz finden.

Die alltägliche Speicherung von Daten auf atomarer Skala ist noch weit entfernt

Studienleiter Dr. Sander Otte

Mittlerweile haben die Forscher den Prozess weitgehend automatisiert: Computergesteuert schiebt das Rastertunnelmikroskop die Atome so lange von Lücke zu Lücke, bis die Bit-Felder entstehen. Um das Chloratomgitter stabil zu halten, ist jedes Bit von Chloratomen begrenzt - die Bits liegen also nicht direkt nebeneinander.

Stimulierende Forschung

Derzeit dauert das Auslesen eines 64-Bit-Blocks noch etwa eine Minute, das Schreiben zwei Minuten. Außerdem funktioniert das ganze Verfahren nur bei einer Temperatur von minus 196 Grad Celsius. „Die alltägliche Speicherung von Daten auf atomarer Skala ist noch weit entfernt“, so Otte. „Aber durch diesen Erfolg sind wir ihr auf jeden Fall einen großen Schritt nähergekommen.“

Das sieht Steven Erwin vom Naval Research Laboratory in Washington (USA) ähnlich. In einem Kommentar in „Nature Nanotechnology“ schreibt er, dass unabhängig von den Komplikationen, die die Beschleunigung der Schreib- und Lesezeiten mit sich bringen werde, die Bedeutung der Errungenschaft beachtet werden solle: „Ein funktionierendes atomares Speichergerät hoher Dichte, das zumindest unsere Vorstellungen in Richtung des nächsten solchen Meilensteins stimulieren wird“.

Der Campus der Technischen Universität Delft
Der Campus der Technischen Universität Delft (Niederlande) Bildrechte: TU Delft