Onderzoekers van de TU Delft hebben de kleinste harde schijf ooit gecreƫerd. De 'harde schijf' gebruikt individuele atomen om informatie te rangschikken. Atomen zijn de bouwstenen waarmee moleculen zijn gebouwd en behoren tot de kleinste deeltjes die er zijn.

Dat schrijven de wetenschappers in het vakblad Nature Nanotechnology. De 'harde schijf' van de onderzoekers is slechts 100 nanometer breed: 0,00001 centimeter. De onderzoekers sloegen er een tekst van Richard Feynman in op, een legendarische natuurkundige die zijn collega-wetenschappers in de jaren 60 al opriep tot onderzoek op atomaire schaal.

Op de experimentele schijf kan maar 1 kilobyte aan informatie worden opgeslagen. Heel veel is dat niet: dit nieuwsbericht is al te lang om erop te passen. De potentie is echter groot, stellen de onderzoekers. In theorie passen alle boeken die ooit zijn geschreven op een oppervlak ter grootte van een postzegel.

Uitleg werking
De onderzoekers gebruikten individuele atomen om bits op te slaan'. Een 'bit' is in feite een aan-uitschakelaar die '1' of '0' kan aangeven. Samen met andere bits vormen ze informatie. Zo bestaat de letter 'e' uit zeven bits: '1100101'. Teksten, afbeeldingen, muzieknummers maar ook video's bestaan uit gigantische hoeveelheden bits.

Om die bits op zo'n klein oppervlak op te slaan, legden de onderzoekers chlooratomen op een bedje van koperatomen. Elk chlooratoom kan daarbij op twee posities liggen: ligt het op het onderste koperatoom, dan is het een '0'; ligt het op het bovenste atoom, dan is het een '1'. "Dat is een taal die wij hebben bedacht, het kan ook andersom", zegt onderzoeker Sander Otte van de TU Delft.

Uitleg van de bitstructuur en de atomaire merktekens:

 uitlegatoomschijf

Datacenters
De wetenschappers denken dat de techniek onder meer van pas kan komen in datacenters, waar internetbedrijven informatie van hun klanten opslaan. Daarvoor zal de techniek wel sneller moeten worden. "Wij hadden drie uur nodig om een nieuwe tekst in te laden", zegt Otte - een snelheid die in de praktijk ver van werkbaar is.

Ook gebruikten de onderzoekers een flinke opstelling met een gespecialiseerde microscoop om de tekst te kunnen inladen. Die microscoop kan met zijn naald alle atomen op een bepaalde stand zetten. "Op zich werkt dat niet anders dan bestaande harde schijven", zegt onderzoeker Otte, al zal het proces dus wel fors moeten worden versneld en goedkoper worden gemaakt.

Lage temperaturen
Een andere belemmering is dat de 'schijf' nu enkel werkt bij heel lage temperaturen. De testopstelling van de onderzoekers werkte bij een temperatuur van 1 kelvin, oftewel een temperatuur van 272 graden onder nu. Bij een korter experiment werkte de opstelling ook bij 77 kelvin, bijna 200 graden onder nul.

"De temperatuur is eigenlijk niets anders dan de trilling van atomen", zegt Otte. "Bij hogere temperaturen trillen de koper- en chlooratomen zo snel dat ze zelf van plaats kunnen veranderen, waardoor de data verdwijnt."

Hogere temperaturen zijn in theorie mogelijk; dat moet nader worden onderzocht. "Of dat bij kamertemperatuur zal kunnen, durf ik nog niet te zeggen", aldus Otte. "Ik kan me niet indenken waarom niet, maar ik kan geen garanties bieden."

Het werk van de onderzoekers kan nog meer gevolgen hebben, denkt Otte. "We hebben met ongekende precisie de atomaire wereld naar onze hand gezet", aldus Otte. "We kunnen nu zelf de atomen op de juiste plaats zetten. Dat kan nog veel mooiere dingen brengen."


Hoe werkt de techniek precies? Bekijk de video van TU Delft