Physik: Bits aus 100 Atomen

Einem Team deutscher Physiker ist es gelungen, magnetische „Bits“ aus nur rund 100 Eisenatomen an- und wieder auszuschalten. Bits sind die kleinsten Einheiten der Informationsverarbeitung und stehen jeweils für eine 1 oder eine 0. Das von den Forschern verwendete Verfahren könnte zu magnetischen Speichermedien mit einer noch höheren Informationsdichte führen. Die Wissenschaftler berichteten dies im Fachblatt „Science“.

„Auf den heutigen Festplatten ist ein Bit etwa 60 Nanometer groß“, schreiben die Physiker um Stefan Krause von der Uni Hamburg. Mit einem Rastertunnelmikroskop konnten die Forscher jedoch Speichereinheiten von fünf Nanometern schaffen. Das Entscheidende bei dem Verfahren: Es besteht nicht die Gefahr, dass auch benachbarte Bits beim Schreiben der Information verändert werden.

Bei magnetischen Speichermedien werden zwei Verfahren angewandt. Ausgelesen wird die Information über den Riesenmagnetowiderstandseffekt (GMR). Der im Lesekopf einer Festplatte eingebaute GMR-Sensor ändert seinen elektrischen Widerstand bei Annäherung an die magnetischen Bits und „spürt“ so, ob sich dort eine 1 oder eine 0 befindet. Zum Schreiben der Information kommt schlicht ein Magnetfeld zum Einsatz, das die Magnetisierung des Bits ändert. Das Problem: Wenn die Bits immer kleiner werden, beeinflusst das Magnetfeld des Schreibkopfs auch benachbarte Bits, kann sie verändern oder löschen.

Krause und seine Kollegen verwenden nun ein anderes Verfahren zum Schreiben von Informationen. Dazu nutzen sie den von der Spitze eines speziellen Rastertunnelmikroskops ausgehenden Strom spinpolarisierter Elektronen. „Wenn man einen solchen Strom durch das Bit schickt, gibt es keinen Strom in den benachbarten Strukturen“, betont der am amerikanischen Argonne National Laboratory tätige Matthias Bode, der ebenfalls beteiligt war. „Wir haben hier also einen neuen Weg, um Informationen zu schreiben.“ wsa