Hamburger konstruieren kleinsten Datenspeicher der Welt

Physikern von der Universität ist es gelungen, auf Magneten aus fünf Eisenatomen ein Bit abzulegen. Bis die Technik marktreif ist, könnten aber noch zehn Jahre vergehen

Hamburg . Es ist ein neuer Weltrekord: Auf fünf Eisenatomen - Teilchen, die zehn Millionen Mal kleiner sind als ein Millimeter - haben Hamburger Physiker ein Bit gespeichert, die Grundeinheit der Information. Zum Vergleich: Herkömmliche Festplatten nutzen eine Million Atome für ein Bit. Über ihre Studie berichten die Forscher um Alexander Khajetoorians, Jens Wiebe und Roland Wiesendanger vom Institut für Angewandte Physik der Uni Hamburg im Journal "Science". Die bisherige Bestmarke - ein Bit auf zwölf Atomen - hatte vor einem Jahr ein Team um den Hamburger Physiker Sebastian Loth vom Center for Free-Electron Laser Science aufgestellt.

Die Arbeiten berühren ein großes Problem der Informationsgesellschaft: Computerchips sind in den vergangenen 20 Jahren eine Million Mal schneller geworden, Festplatten bieten heute dagegen nur 1000-mal mehr Platz als damals. Während immer schnellere Rechner immer mehr Daten produzieren, hinkt die Speichertechnik hinterher. Von Bedeutung ist dies in der Industrie und der Forschung. Der Supercomputer "Blizzard" am Deutschen Klimarechenzentrum in Hamburg etwa produziert durch Simulationen jährlich zehn Petabyte an Informationen - das entspricht fünf Billionen Textseiten.

Die von den Hamburgern erreichte Miniaturisierung bei der Speicherung eröffnet neue Perspektiven, funktioniert bisher aber nur im Labor. Mit der Spitze eines Rastertunnelmikroskops können Khajetoorians und seine Kollegen einzelne Eisenatome auf einer Kupferunterlage "greifen" und gruppieren.

Anschließend legen sie einen elektrischen Strom an, der bewirkt, dass die fünf Atome wie Kompassnadeln in eine Richtung zeigen. Ferromagnetismus heißt dieser magnetische Zustand (die Gruppe um Sebastian Loth setzt auf Antiferromagnetismus. Dabei richten benachbarte Atome ihr magnetisches Moment gegensätzlich zueinander aus). Wird festgelegt, welche Einstellung für 0 und welche für 1 steht - die Zeichen des digitalen Alphabets (Bits) - lassen sich die so gespeicherten Informationen ablesen. Das schaffen beide Forscherteams aber nur in einem Vakuum bei minus 273 bis 268 Grad - und nur für wenige Stunden. Dann wechseln die Atome ihre Ausrichtung, die Information wird gelöscht. Bei einzelnen Atomen scheint dieses "Schalten" nicht beherrschbar, "mit fünf Atomen konnten wir für zwei Stunden ein stabiles Bit herstellen", sagt Jens Wiebe. Bis eine Speicherung in diesen Dimensionen bei Raumtemperatur funktioniert und marktreif ist, könnten zehn Jahre vergehen, schätzt der Forscher.