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Nanotechnologie Ein Bit pro Atom – Forscher entwickeln kleinste Festplatte der Welt

Physikern der niederländischen TU Delft ist ein neuer Rekord beim Bau platzsparender Datenspeicher gelungen: Ihr Prototyp benötigt dank Nanotechnologie für die kleinste Informationseinheit von einem Bit nur ein Atom. Somit ließen sich theoretisch pro Quadratzentimeter bis zu 78 Terabit (9,75 Terabyte) sichern.

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Ausschnitt einer 96nm weiten und 126nm hohen Rastertunnelmikroskop-Aufnahme (hochskaliert) eines 1 kByte fassenden Datenspeichers. Forscher der TU Delft haben den derzeit kleinsten und dichtesten Speicher der Welt entwickelt. Zu Ehren von Richard Feynman, der erstmals über Datensicherung auf atomarer Ebende referierte, enthält dieser Datenträger den Vortrag "There’s Plenty of Room at the Bottom" des Physikers.
Ausschnitt einer 96nm weiten und 126nm hohen Rastertunnelmikroskop-Aufnahme (hochskaliert) eines 1 kByte fassenden Datenspeichers. Forscher der TU Delft haben den derzeit kleinsten und dichtesten Speicher der Welt entwickelt. Zu Ehren von Richard Feynman, der erstmals über Datensicherung auf atomarer Ebende referierte, enthält dieser Datenträger den Vortrag "There’s Plenty of Room at the Bottom" des Physikers.
(Bild: TU Delft)

Der von den niederländischen Physikern am Kavli Institute of Nanoscience der TU Delft entwickelte Datenspeicher fasst derzeit 1 kByte (8000 Bits) an Informationen, wobei jedes Bit von einem einzelnen Chloratom repräsentiert wird. Dies entspricht einer Speicherdichte von 500 Terabits per square inch (Tbpsi) – das 500-fache von dem, was moderne kommerzielle Datenträger derzeit bieten.

„Theoretisch sind wir mit dieser Speicherdichte in der Lage, alle jemals von Menschen geschriebenen Bücher auf einer einzelnen Briefmarke unterzubringen,“ sagt Sander Otte, Hauptautor der nun in der Fachzeitschrift Nature Nanoscience erschienenen Studie.

Für das erste präsentierte Beispiel haben Otte und sein Team den Text „There's Plenty of Room at the Bottom“ des Physikers Richard Feynman auf einem knapp 100nm breiten und 126nm hohen Datenträger abgelegt. Feynman hatte 1959 mit diesem Vortrag erstmals die theoretische Möglichkeit dargelegt, mit der richtigen Plattform einen Datenspeicher entwickeln zu können, auf welchem Informationen in einzelnen, gezielt angeordneten Atomen gespeichert werden können. Die Forscher der TU Delft hatten sich diese Theorie zum Vorbild genommen.

Der von den Forschern konstruierte Datenträger besteht aus einer flachen Kupferoberfläche, auf der Chloratome in einem regelmäßigen, quadratischen Gitter angeordnet sind. Die Forscher nutzten ein Rastertunnelmikroskop, mit dessen Tastkopf sie einzelne Atome gezielt sondieren konnten. Dies machte die Atome nicht nur sichtbar, sondern erlaubte dem Team auch, diese gezielt zu verschieben. Einige Plätze des Gitters werden unbesetzt gelassen. In der Position dieser Leerstellen ist die Information gespeichert: Befindet sich das Chloratom oben und die Lücke darunter, steht dies für eine Eins; umgekehrt ist es eine Null. „Man könnte es mit einem Schiebepuzzle vergleichen“ erklärt Otte: indem Atome einzeln von 1 auf 0 geschoben werden, wird die Information codiert und abgelegt.

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