Eine Wissenschaftlergruppe der Universität von Wisconsin in Madison hat den kleinsten Speicherbaustein der Welt hergestellt. Die Speicherbits werden dabei in einzelnen Siliziumatomen gespeichert. Dies gelingt durch die Manipulation der Atome mittels der Spitze eines Rastertunnelmikroskops. Darüber berichten die Forscher im Fachmagazin Nanotechnology.
Das in der Gruppe von Franz Himpsel entwickelte Speicherprinzip ist konzeptuell recht einfach. Zunächst werden einzelne Siliziumatome in einer regelmäßigen Struktur angeordnet. Jedes Atom codiert dabei für ein Bit ? die Grundeinheit binärer Speichermedien: Nullen und Einsen. Die Atomketten können nun durch die Entfernung einzelner Atome mit Informationen beschrieben werden ? ein fehlendes Atom codiert für eine Null, ein sich an seinem Platz befindliches Atom für eine Eins.
In der Praxis erfordert das neue Speicherverfahren eine hohe Kontrolle über die Anordnung sowie die Manipulation der einzelnen Atome. Dazu wird zunächst eine Siliziumoberfläche mit einer dünnen Goldschicht versehen. Auf diese wird dann eine einatomare Schicht von Silizium aufgedampft. Bei diesem Prozess ordnen sich die Siliziumatome in gleichförmigen Abständen auf der Goldoberfläche an.
Die so präparierte Oberfläche kann dann mittels eines Rastertunnelmikroskops manipuliert werden. Dabei tastet eine feine Metallspitze die Oberflächenstruktur ab. Während dieses Vorgangs können mit der Spitze einzelne Siliziumatome in kontrollierter Weise entfernt werden ? dadurch werden die Nullen in die Atomketten geschrieben.
Die Speicherdichte dieses Verfahrens ist um einen Faktor von etwa einer Million höher als die gewöhnlicher CDs. Es ist jedoch fraglich, ob es jemals in kommerziellen Anwendungen eingesetzt werden kann. Zum einen sind Schreib- und Lesevorgänge sehr langsam, da die Oberfläche mit der Mikroskopspitze abgetastet werden muss. Zum anderen funktioniert es nur im Vakuum. Dennoch demonstriert die Arbeit der Forscher in beeindruckender Weise die heutigen Möglichkeiten der Manipulierung einzelner Atome.
Das Bild der Speicheroberfläche stammt von der Webseite der Universität.
Stefan Maier
