Alle boeken ooit geschreven op één postzegel? Het zou theoretisch moeten kunnen met de nieuwe harde schijf van Delftse onderzoekers.

De harde schijf van het team van wetenschappers van het Kavli Institute of Nanoscience schrijft informatie atoom voor atoom. De positie van elke bit wordt bepaald door slechts één enkel chlooratoom. Hierdoor ontstaat een harde schijf met een opslagcapaciteit van 80 terabits per vierkante centimeter: 500 keer beter dan de beste harde schijf die te koop is.

Richard Feynman
Als eerbetoon aan de beroemde natuurkundige Richard Feynman maakten onderzoeksleider Sander Otte en zijn teamleden een piepkleine harde schijf van slechts honderd nanometer breed. Feynman voorspelde in 1959 al dat we ooit informatie zouden kunnen opslaan door individuele atomen te herschikken. Een deel van Feynmans lezing ‘There’s plenty of room at the bottom’ is nu terug te vinden op Otte’s harddisk.

Overigens had de invloedrijke Feynman meer vooruitstrevende ideeën. Zo vertelde hij in de jaren zestig dat de kern van de aarde jonger zou kunnen zijn dan de korst. Pas vijftig jaar later werd dit door onderzoekers bevestigd: de kern van de aarde is 2,5 jaar jonger dan de korst.

Zo wordt informatie opgeslagen
Een zogenoemde scanning tunneling microscope (STM) is ingezet om de informatie op te slaan. Een STM heeft een scherpe naald, die atomen één voor één kan aanraken en verplaatsen. “Je kunt het vergelijken met een schuifpuzzel”, legt Otte uit in het persbericht, “Elke bit bestaat uit twee posities op een oppervlak van koperatomen. Eén clooratoom kunnen we op die twee plekken heen en weer schuiven. Als het chlooratoom op de bovenste positie ligt, zit dus onderin een gat: dit noemen we een één. Als het gat boven zit en het chlooratoom dus onder, dan is de bit een nul.” De chlooratomen worden omringd door andere atomen en houden elkaar daarom op de plek. Het is daarom ook erg geschikt voor data-opslag. Je moet namelijk niet hebben dat enkele atomen aan de wandel gaan en dat de gegevens niet meer leesbaar zijn.

De onderzoekers organiseerden het geheugen in blokken van acht bij acht bytes.

De onderzoekers organiseerden het geheugen in blokken van acht bij acht bytes.

Het zal nog even duren voordat de harde schijf van de onderzoekers in de winkel ligt. De eerste stap is opschaling en gebruik in grote datacenters, maar zelfs dat lijkt momenteel nog een stap te ver. “In de huidige vorm kan het geheugen alleen functioneren onder vacuüm en gekoeld tot 77 Kelvin met vloeibaar stikstof”, legt Otte uit. “We zijn er dus nog niet, maar daadwerkelijke opslag van data op atomaire schaal is hierdoor zeker een flinke stap dichterbij gekomen.”

Benieuwd hoe het proces van atomaire dataopslag exact werkt? Bekijk de YouTube-video hieronder. Het paper ‘A kilobyte rewritable atomic memory‘ is vandaag verschenen in het wetenschappelijke vakblad Nature.