Deutsch-amerikanisches Forscherteam speichert ein Bit in nur 12 Atomen

12 atoms IBM

In einer Zusammenarbeit zwischen dem amerikanischen IT-Konzern IBM und dem deutschen Center for Free-Electron Laser Science (CFEL) gelang es Forschern den bislang kleinsten Datenspeicher der Welt zu konstruieren. Lediglich 12 Eisenatome benötigten die Wissenschaftler, um ein Bit zu speichern. Dies entspricht in etwa der Speicherdichte der menschlichen DNA.

Heutige handelsübliche Festplatten bieten mit mehreren TerraByte bereits eine relativ hohe Kapazität auf verhältnismäßig geringem Raum. Dennoch benötigen sie für die Speicherung eines einzigen Bits, der kleinsten digitalen Informationseinheit, etwa eine Million Atome. Eine Tatsache, die die Größe der Errungenschaft des Forscherteams rund um IBM-Forscher Dr. Andreas Heinrich und CFEL-Forscher Dr. Sebastian Loth deutlich erkennen lässt.

Für die Herstellung ihres Nanospeichers benutzten die Forscher am Almaden-Research-Center von IBM ein Rastertunnelmikroskop, mit welchem sie ein regelmäßiges Muster aus einzelnen Eisenatomen aufbauten. Ein Byte, bestehend aus 8 Bit, benötigt mit 96 Atomen gerade einmal eine Fläche von 4 mal 16 Nanometer. Das Ergebnis ist eine rund 100 Mal höhere Speicherdichte als bei modernen Festplatten.

Die große Herausforderung bei der Umsetzung eines so dicht bepackten magnetischen Datenspeichers besteht in der starken Wechselwirkung zwischen den Bits auf atomarer Ebene. Um dieses Problem weitestgehend zu umgehen, setzten die Forscher bei ihrem Nanospeicher auf antiferromagnetischte Stoffe. Anders als bei den in herkömmlichen Festplatten eingesetzten ferromagnetischen Stoffen liegen dabei die Eigendrehimpuse (Spins) benachbarter Atome einander entgegengesetzt. Dadurch lassen sie sich näher beieinander platzieren.

3,5-Zoll-Festplatten mit einer Kapazität von 300 TerraByte wird es dennoch so bald nicht geben, denn der spezielle Nanospeicher benötigt einige besondere Umstände um korrekt zu funktionieren: So ist der Speicher etwa nur bei einer konstanten Temperatur von minus 268 Grad stabil. Um die besonderen Strukturen Atom für Atom aufzubauen, benötigt man zudem noch ein Rastertunnelmikroskop.

[via IBM, DESY]

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  1. Hab es mal ausgerechnet. Würde das alles so richtig funktionieren, könnte man 1 Exabyte auf dem Platz von heutigen 1000 Terrabyte unterbringen, dies entspräche einer herkömmlichen 3,5″ Zoll festplatte. Mal davon abgesehen das es 1TB heutzuzage auch auf noch kleineren Zoll-Festplatten gibt.

    1bit = 12 1bit = 1.000.000
    1mb= 100.663.296 1mb = 8.388.608.000.000
    1gb = 100.663.296.000 1gb = 8.388.608.000.000.000
    1tb = 100.663.296.000.000 1tb = 8.388.608.000.000.000.000

    12mb (alter Platz) = 100.663.296.000.000 = 1tb (neuer Platz)
    1,2gb (alter Platz) = 100.663.296.000.000.000 = 1pb (neuer Platz)
    1,2tb (alter Platz) = 100.663.296.000.000.000.000 = 1eb (neuer Platz)

  2. Also,

    wenn ich das richtig verstanden habe, kommt man auf eine über 83000 fach höhere Speicherdichte und nicht 100 fach, wenn man rein von den Atomen aus geht.

    1Bit = 12 Atome bei IBM
    1Bit= 1.000.000 Atome herkömmliche HDD

    1.000.000 / 12 = 83.333

    1Byte = 96 Atome bei IBM
    1Byte = 8.000.000 Atome herkömmliche HDD

    8.000.000 / 96 = 83.333

    Und wenn ich das auf die momentan größte HDD mit 3.5TB umlege, wirds mir schwindelig..

    3,5TB = 30.786.325.577.728 Bit * 83.333 = 2.565.516.869.368.807.424 Bit = 291665,5 TB = 284PB (Petabyte) = 0,27EB (Exabyte)

    Also würde eine heutige 3,5TB HDD unglaubliche 284 Petabyte, nach der IBM Technik fassen können Oo.

    Entweder habt ihr Euch verrechnet oder ich…. :/

    1. Hallo hoschi, Gast und egal,

      Mein Informatikstudium deckt diesen Teil der technischen Informatik derzeit noch nicht ausreichend ab, darum kann ich nur auf die Webseite von IBM verweisen, welche in den Quellen verzeichnet ist.
      Vermutlich liegt der Grund, weshalb die Speicherdichte nur 100 mal so groß ist, jedoch darin, dass es bei Festplatten gewisse technische Einschränkungen gibt, welche eine solch dichte Struktur schlicht nicht erlauben. Etwa müssen Räume zwischen den einzelnen Bits gelassen werden um eine Beeinflussung zwischen ihnen zu vermeiden. Das heißt die Rechnung welche ihr angewandt habt ist zwar theoretisch richtig, aber praktisch nicht umsetzbar.

      Gruß, Benjamin

  3. BTW:

    Wenn diese HDD mit 284PB dann noch so schnell wie DDR3 Ram und absolut ausfallsicher ist und sagen wir mal 1000€ kostet, nehme ich eine und mache dann eine Kopie des Internets, auch wenn vermutlich der Platz nicht reicht. Man muss ja so eine Platte auch voll bekommen ;)))))))))) *ROFL*

  4. was auch immer gern vergessen wird mit der zunehmenden speicherkapazität von speichermedien nimmt gleichzeitig die eigetnliche größe der dateien zu aber schon ne geniale sache :;)

  5. @egal :D :D :D LOL Seit laaaaaaaaaaaaaangem mal wieder herzlich über ein Kommentar bei Gizmodo gelacht :D :D :D Kopie des Internets :D :D Ich hab Tränen in den Augen Rofl :D

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