So wie Blinde aus den Punktstrukturen der Braille-Schrift Buchstaben ertasten, so sollen mit einzelnen Molekül-Punkten Abermilliarden digitaler Bits in extrem hoher Dichte gespeichert werden. Italienische und britische Wissenschaftler setzten dazu Rotoxan-Moleküle, die in ihrer Struktur an Hanteln erinnern, auf eine hochreine Oberfläche. “Schreiben” und “Lesen” übernimmt bei diesem molekularen Datenspeicher die Spitze eines Rasterkraftmikroskops.
“Mit diesem Ansatz können Datenspeicher auf einem dünnen Film mit Dichten von zehn Gigabit pro Quadratzoll erreicht werden”, berichten Massimiliano Cavallini und seine Kollegen in der Fachzeitschrift Science (Vol. 299, S. 531). Dieser Nanospeicher an der Universität von Bologna nutzt dazu das mechanische Verhalten der Rotoxan-Moleküle aus.
Fährt die atomfeine Diamantspitze des Mikroskops mit einer winzigen Tastkraft von nur zwei millionstel Millinewton (2 Nanonewton) über die Probe, erkennt es Position und Lage der Moleküle. Das entspricht dem “Leseprozess”. Erhöhen die Forscher allerdings die Tastkraft auf drei bis vier Nanonewton, wird das Hantel-Molekül bewegt und geht in eine andere Form über. Dieses “Schalten” deuten die Forscher als “Schreibprozess”.
“Unser Ansatz ermöglicht das Schreiben von vielen Datenpunkten gleichzeitig”, hebt Cavallini den wesentlichen Vorteil gegenüber anderen möglichen Molekül- oder Quantenspeichern hervor. Zudem bleibt eine einmal geschriebene Struktur der Rotoxan-Moleküle über Monate hinweg stabil, eine Eigenschaft, die für Datenspeicher natürlich von grundlegender Bedeutung, aber bei vielen anderen experimentellen Ansätzen nicht selbstverständlich ist.
Nach diesen ersten Erfolgen schafften es die Forscher in weiteren Versuchen, die Größe und Dichte der Molekül-Punkte über die Dicke des Rotoxan-Films zu kontrollieren. “Je dünner der Film, desto dichter und kleiner sind die Punkte”, so Cavallini. Eindrucksvoll demonstrierten sie auch, dass diese Moleküle prinzipiell als Datenspeicher taugen: So ordneten sie Moleküle in sechs untereinander liegenden Reihen exakt so an, damit sie der Sequenz “e c 7 a 8” entsprachen. Im Hexadezimal-System entspricht das der Zahl “968161”.
Jan Oliver Löfken
