Speichermedium der Zukunft: Nanoknoten als Computerchips

Informationen lassen sich auf Skyrmionen speichern. Die nur einige Atome großen Nanoknoten könnten Datenträger auf einen Bruchteil verkleinern.

9.8.2013 14:41 Uhr

Der „SuperMUC“-Computer in Garching füllt eine ganze Halle. In Zukunft könnten die Nachfolger deutlich kleiner ausfallen. Bild: dpa

HAMBURG dpa | Hamburger Forschern ist ein entscheidender Schritt auf der Suche nach zukünftigen Datenspeichern gelungen. Erstmals haben es die Physiker geschafft, winzig kleine magnetische Wirbel oder Knoten, sogenannte Skyrmionen, als Datenträger zu nutzen.

In einem Versuch konnten die Experimentalphysiker diese Nanoknoten mit einer Information beschreiben und diese anschließend wieder löschen. Die Arbeit beschreiben die Forscher der Universität Hamburg im Fachblatt Science. Die Technik könne einen Ausweg aus einer technologischen Sackgasse weisen.

Skyrmionen bestehen aus nur wenigen Atomen und bilden winzige magnetische Wirbel oder Nanoknoten. Über das vor rund 80 Jahren erstmals entdeckte Phänomen wird schon seit Jahren intensiv geforscht.

Wie die Forscher berichten, wurden in Hamburg nun erstmals gezielt vier Skyrmionen auf einem Probenausschnitt erzeugt und wieder aufgelöst. Damit gelang es den Physikern, die allen Daten zugrundeliegenden Einheiten 0 und 1 zu erzeugen. „Die Idee vom sprichwörtlichen Knoten im Taschentuch, um sich etwas zu merken, haben wir auf die Speichertechnologie übertragen“, erklärt Niklas Romming, Doktorand an der Uni Hamburg.

Wenige Nanometer groß

Für ihr Experiment nutzten die Forscher einen nur zwei Atomlagen dicken Film aus Palladium und Eisen auf einen Iridium-Kristall. Mit Hilfe eines Rastertunnel-Mikroskops konnten sie die nur wenige Nanometer großen Skyrmionen beobachten. Mit einem kleinen elektrischen Strom aus einer Mikrospritze wurden die Wirbel anschließend manipuliert.

Computer werden immer kleiner, auch die Datenträger müssen auf immer kleinerem Raum arbeiten – und stoßen langsam an ihre physikalischen Grenzen. Dabei finden immer stärkere Wechselwirkungen statt, was auch zu Datenverlust führen kann. Demgegenüber könnten Skyrmionen als Speichereinheit nicht nur Platz-, sondern auch den Energiebedarf deutlich senken.

Wann die neue Technik tatsächlich in Computern, Tablets und Smartphones stecken wird, ist noch offen. Das Experiment habe aber die Machbarkeit der neuen Technik bewiesen, betonen die Forscher, darunter auch Professor Roland Wiesendanger, André Kubetzka und Kirsten von Bergmann. Damit sei eine wichtige Hürde für die technische Umsetzung genommen worden.

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