Nog maar twee moleculen per bit geheugen

Hoe krijgen we nog meer gigabytes in een smartphone? Onderzoekers aan de universiteit van Glasgow hebben een opslagmethode ontdekt waarbij nog maar één molecuul nodig is voor een bit aan informatie.

De stof die de informatie draagt is een verbinding van selenium en zuurstof. In de ene toestand (zeg een ‘0’) vormen twee seleniumatomen en zes zuurstofatomen een geheel. In de andere (de ‘1’) zijn er twee eenheden van elk één seleniumatoom en drie zuurstofatomen. Zeggen dat deze geheugenbit bestaat uit één molecuul is dus een beetje geflatteerd, want soms zijn het er twee. Door kort een elektrische spanning aan te leggen kunnen de twee toestanden in elkaar overgaan.

Zo’n geheugenelement wordt van de buitenwereld geïsoleerd door een kooiconstructie van wolfraam- en zuurstofatomen van één nanometer groot, een miljoenste millimeter. Chipfabricage werkt nu met details die tien keer zo groot zijn. Lekstromen worden op deze schaal een steeds lastiger probleem.

In Nature (27 november) schrijft het team dat zij een stukje draad met dit geheugenmateriaal bekleedde en informatie kon schrijven, lezen en wissen. De informatie bleef twee weken behouden, zo lang als het team keek. Maar voor de werking was een spanning van 20 volt nodig, terwijl de modernste geheugens werken met ongeveer 1 volt. Lezen en schrijven van een bit kostte ongeveer een tiende seconde – miljoenen keren te langzaam.

Hoewel er nog veel te verbeteren valt, is het volgens de onderzoekers onvermijdelijk dat de geheugentechnologie in de toekomst dit soort chemische omzettingen gaat gebruiken, in plaats van elektrische of magnetische zoals tot nu toe. De miniaturisering dwingt daartoe, en deze studie laat zien dat er bruikbare stoffen bestaan.