"Wir haben geprüft, wie groß wir mindestens bauen müssen, um das Gebiet der klassischen Physik zu erreichen", sagt Sebastian Loth vom Hamburger Center for Free-Electron Laser Science (CFEL) . Nun weiß er, diese Grenze für das Speichern eines Bits – der Grundeinheit der Information in der Computertechnik – liegt bei zwölf Eisen-Atomen. Aneinandergereiht messen diese Atome rund drei Nanometer – ein einzelnes Staubkorn ist 1.000-mal größer. Zusammen mit internationalen Forschern präsentiert Loth im Magazin Science damit den kleinsten magnetischen Datenspeicher der Welt. Er sichert Informationen damit vergleichsweise kompakt wie der Doppelstrang des menschlichen Erbguts.

Jahr für Jahr basteln Ingenieure zudem Computerchips und Prozessoren, die nicht nur immer winziger, sondern auch leistungsfähiger werden. Ohne sie wären etwa moderne Smartphones oder Tablet-Computer undenkbar. Die stete Verkleinerung der Bauteile folgt sogar einem Gesetz – Moore's Law. 1965 stellte der Mitbegründer des Chipherstellers Intel , Gordon Moore, eine Theorie auf, die mit leichten Veränderungen bis heute gilt: Demnach verdoppelt sich die Anzahl der Transistoren auf einem Prozessor bestimmter Größe etwa alle 18 Monate. Damit steigt auch die Leistungsfähigkeit solcher Bauteile.

"Angesichts der Miniaturisierung der Elektronik wollten wir wissen, ob man diese Entwicklung bis an die Grenze einzelner Atome weitertreiben kann", sagt Sebastian Loth nun über seinen neuen Superspeicher. Doch anstatt bereits vorhandene Bauteile schrittweise zu schrumpfen, drehten Loth und seine Kollegen den Spieß um: "Beginnend mit dem Kleinsten, dem Atom, haben wir Datenspeicher Atom für Atom aufgebaut", erzählt Loths Kollege Andreas Heinrich. Er leitete einen Teil der Forschergruppe, der für den Technikkonzern IBM arbeitet. In dessen Laboren im kalifornischen San Jose bastelten die Wissenschaftler ihren Nanospeicher unter dem Rastertunnelmikroskop zusammen.

Stabil läuft das Datenmonster nur bei minus 268 Grad Celsius

Jeweils zwei Ketten aus sechs Eisen-Atomen speichern dabei ein Bit. Geläufiger ist vielen als Speichergröße das Byte, welches acht Bit umfasst. Diese Datenmenge pressten die Forscher in 96 Atome. "Das entspricht einer 100-mal höheren Speicherdichte als auf einer modernen Festplatte", erläutert Loth. Die belegt nämlich derzeit einen im Vergleich üppigen Platz von einer halben Milliarde Atome pro Byte.

Wer nun bereits von gigantischen Speichermöglichkeiten auf atomarem Raum träumt, den müssen die Forscher aber enttäuschen. Ihr Nanospeicher ist für den praktischen Gebrauch derzeit mehr als ungeeignet – nicht nur weil er unter dem Mikroskop Atom für Atom gefertigt worden ist. Vielmehr benötigt das Datenmonster Temperaturen von minus 268 Grad Celsius, um überhaupt einige Stunden stabil funktionieren zu können. "Unsere Arbeit greift der aktuellen Speichertechnologie weit voraus", erläutert Loth. Zwar könnten vermutlich rund 200 zusammengesetzte Atome auch bei Raumtemperatur einen stabilen magnetischen Zustand bilden. Doch bis atomare Magnete verwendet werden können, wird es noch dauern.