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Daten im Eisennetz

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Ein internationales Forscherteam am Stuttgarter Max-Planck-Institut für Festkörperforschung will Bits in einzelnen Eisenatomen speichern. Dazu haben sie auf einer Kupferoberfläche ein Netz aus Eisenatomen und Terephthalsäuremolekülen geknüpft. Jedes Eisenatom liegt wie ein winziger Stabmagnet in der Ebene des Netzes. Damit ließe sich die Datendichte von derzeit rund 60 Gigabits pro Quadratzentimeter auf knapp 50 Terabits erhöhen. Dabei trennen nur 1,5 Nanometer die einzelnen Eisenatome in dem zweidimensionalen quadratischen Gitter, zu dem sich Eisen und Terephthalsäure von selbst verbinden. Die Kupferoberfläche wirkt als Ordnungshilfe.

Zur magnetischen Ausrichtung der Eisenatome, die die Knoten des Netzes bilden, fügen die Wissenschaftler Sauerstoff hinzu, der sich auf das Eisen setzt und den Stabmagneten aus der Ebene "herausklappt". Bislang können die Physiker die Sauerstoffmoleküle nicht gezielt auf einzelne Atome platzieren. Prinzipiell ließe sich das mit einem Rastersondenmikroskop erreichen, dessen feine Spitze ein Sauerstoffmolekül aufnehmen und gezielt zu einem Eisenatom manövrieren könnte.

Bis es soweit ist, suchen die Forscher eine Möglichkeit, mehrere Eisenatome zu einem magnetischen Kollektiv zu verbinden, da eine zuverlässige Speicherung von Bits auf einzelnen Atomen noch reine Utopie ist. Dazu müssten die Eisenatome näher zusammenrücken, was kürzere Verbindungsmoleküle erfordert. Ein geeignetes Material ist jedoch schwer zu finden.

Eine weitere Hürde: Die Stabmagnete aus Eisen nehmen nur bei knapp -270 °C zuverlässig eine bevorzugte Richtung ein, bei Temperaturen darüber bringt die Wärmeenergie sie von einer bevorzugten Richtung ab. Die Forscher sind dennoch zuversichtlich. "Mit unseren Hybridmaterialien haben wir aber bewiesen, dass es prinzipiell Materialien gibt, die Bits in einzelnen Atomen speichern können", so die Physiker. "Und wir lernen an ihnen mehr über die Grundlagen der Spintronic, die anders als die Elektronik mit den Spins der Elektronen und nicht ihrer elektrischen Ladung arbeitet." Jetzt müssen sie mit diesem Verständnis nur noch Stoffe entwickeln, die sich als Speichermedien eignen. (sun)