Extrem schneller, kompakter und energiesparender Speicher

Dazu befindet sich in der Mitte des Drahts eine zentrale Lese- und Schreibeinheit, zu der die magnetischen Domänen hin und her geschoben werden. Das geht mit extrem hoher Geschwindigkeit von einigen zehn Nanosekunden wie auf einer Rennstrecke, so dass die Forscher auch von einem „Racetrack“ reden. Jeder einzelne Racetrack ist nur wenige Nanometer groß und kann zwischen 10 und 100 Bit speichern.

Packt man nun eine riesige Zahl solcher Nanodrähte zusammen, kommt man auf Speicherdichten, die etwa 100-mal größer sind als vergleichbare Flash-Speicher. Der Stromverbrauch ist minimal: Würde man einen heutigen MP3-Player damit aufbauen, käme man auf 3.500 gespeicherte Musiktitel und mehrere Wochen Betriebszeit mit nur einer Batterie.

Wie es funktioniert

Die metallischen Nanodrähte des Speichermediums sind horizontal und vertikal auf einer Siliziumfläche angeordnet („Racetrack Storage Array“). Im Bild links sind zwei dieser vertikalen Rennstrecken vergrößert zu sehen, darin winzige wechselnd magnetisierte Domänen. An den Grenzflächen dieser Domänen bilden sich Domänenwände, die durch Stromimpulse binnen Nanosekunden verschoben werden können. Dabei passieren sie die zentrale Schreib- und Lesestation in der Mitte des Nanodrahtes. Die Leseeinheit besteht aus einer Magnetic Tunnel Junction, die mit dem Nanodraht verbunden ist. Durch Messen des Tunnelmagnetwiderstands erfasst man die Magnetisierungsrichtung der Domänen und liest so die Bits aus.

Gespeichert wird durch magnetische Streufelder: Diese entstehen durch das Verschieben einer Domänenwand in einem zweiten Nanodraht, der rechtwinklig zur Rennstrecke liegt („Horizontal Racetrack“). Die Nutzung der dritten Dimension führt zu der erwähnten Steigerung der Speicherdichte. Im Experiment verwendeten die IBM-Forscher eine Nickel-Eisen-Legierung für die Nanodrähte. Nach Meinung von Parkin könnte sich dies Verfahren in zehn Jahren als der schon lange gesuchte universelle Informationsspeicher herausschälen.

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