Durchbruch

Informationen in Ein-Atom-Magneten gespeichert

(Bild: thinkstockphotos.de)

Wissenschaftler des IT-Unternehmens IBM und der technisch-naturwissenschaftlichen Universität ETH Lausanne haben es geschafft, Information in Ein-Atom-Magneten zu schreiben und wieder auszulesen. Damit ebnen sie den Weg für noch kompaktere Speichermedien.

Die Datendichte auf magnetischen Speichermedien wie Festplatten ist durch die Größe der einzelnen magnetischen Einheiten begrenzt. Bisher bestehen die kleinsten nutzbaren magnetischen Bits aus drei bis zwölf Atomen. Forscher wollen damit jedoch an die Grenze des Möglichen gehen: magnetische Bits aus einem einzelnen Atom.

Die Herstellung solcher Ein-Atom-Magnete gelang bereits vor einigen Jahren. Allerdings blieb bisher unklar, ob sich darin wie auf einer Festplatte Daten speichern und ablesen lassen. Das ist dem Team um Fabian Natterer von IBM und der ETH Lausanne nun gelungen, berichteten sie im Fachblatt "Nature".

Sie verwendeten dafür Holmiumatome, die auf eine Magnesiumoxid-Oberfläche aufgedampft wurden, teilte die Universität mit. Dadurch werden sie magnetisch. 2016 hatten EPFL-Forschende bereits gezeigt, dass Ein-Atom-Magnete aus Holmium sehr stabil sind. Dieses Element gehört zu den Metallen der Seltenen Erden und wird für die stärksten heutigen Magneten verwendet.

(Bild: APA/dpa/Matthias Balk)

Magnetfeld einzelner Holmiumatome umgekehrt
Diese Ein-Atom-Magnete manipulierten und testeten die Wissenschaftler nun mithilfe der Spitze eines Rastertunnelmikroskops. Diese kann man sich wie die Nadel eines Plattenspielers vorstellen, nur Atom-dünn. Durch elektrische Strompulse durch die Spitze konnten sie das Magnetfeld einzelner Holmiumatome umkehren - also Daten schreiben. Dank eines Effekts namens "magnetischer Tunnelwiderstand" gelang es ihnen auch, den Zustand der Ein-Atom-Magnete wieder abzulesen. Die Ergebnisse bestätigten sie mit weiteren Untersuchungen.

So konnten sie nachweisen, dass der Zustand der Holmiumatome über mehrere Stunden stabil blieb, es also nicht zu Datenverlust kam. Das ist ein wichtiger Schritt, um den Weg zu Speichermedien mit Einzelatom-Bits zu ebnen. Damit wäre eine tausendfach größere Datendichte möglich als bei herkömmlichen Festplattentechnologien, ließ sich Natterer in der Mitteilung zitieren. Wann es soweit sein wird, sei allerdings schwer zu sagen. "Aber die Zahlen zeigen bereits, dass wir dem absoluten Limit klassischer Speichertechnologie wirklich nahe sind."