Revolutionäre Memristor-Technik Der Nano-Superspeicher

Ein neues elektronisches Bauteil soll die Speichertechnik revolutionieren: Es ist schneller, kleiner, braucht weniger Energie - und soll schon bald Flash-Laufwerke ablösen.

Von Helmut Martin-Jung

Es könnte eine jener Geschichten werden, die sich in Ehren ergraute Männer einmal hinter dem Vorhang erzählen, während sie darauf warten, dass sie für eine Auszeichnung auf die Bühne gebeten werden. "Dieser Aufsatz hatte was", würde Stan Williams dann raunen und Leon Chua bedächtig dazu nicken, "aber ich habe ganze vier Jahre gebraucht, um ihn wirklich zu verstehen."

Stan Williams (links) und der Physiker Duncan Stewart bei Hewlett Packard: Die Zukunft des digitalen Gedächtnisses liegt in der Nanotechnologie.

(Foto: ag.ap)

Diejenigen, die über die Veranstaltung berichten, hätten unfassbar flache Laptops, die unmittelbar nach dem Einschalten betriebsbereit sind und Speicherplatz für ganze Filmbibliotheken bieten. Und es wäre das Verdienst der beiden alten Männer, das elektronische Bauteil entwickelt zu haben, das dies alles und vielleicht noch viel mehr ermöglicht.

Schon in drei Jahren könnte ihre Entdeckung in den neuesten Handys oder Laptops stecken. Es geht um ein Bauteil im Nano-Maßstab, das 36 Jahre lang nur als Theorie existierte. In den 1960er-Jahren arbeitete der Mathematiker Leon Chua von der University of California in Berkeley an einer Theorie der passiven, elektronischen Bauelemente - Widerstand, Spule und Kondensator. Doch die Theorie ging nicht auf.

Speicher für ein ganzes Jahr HD-Filme

1971 veröffentlichte Chua schließlich ein wissenschaftliches Paper, in dem er die Existenz eines vierten passiven Elements vorhersagte: des Memristors. Doch niemand wusste, wie man einen bauen sollte, und so verschwand die Theorie bald in der Versenkung.

Da wäre sie noch lange geblieben, hätte nicht ein Mitarbeiter des Computerkonzerns Hewlett Packard (HP) Chuas Aufsatz zufällig gefunden. Obwohl er ihn nicht verstand, reichte er ihn weiter an seinen Chef, Stan Williams. Der verstand ihn zunächst auch nicht, "aber irgendwas war dran an ihm", erzählt er bei einem Treffen im Deutschen Museum, "ich habe ihn immer wieder hervorgeholt und versucht dahinterzukommen".

Es dauerte vier Jahre, bis der Groschen fiel, aber dann erkannte Williams, Physiker und hochrangiger Forscher bei HP, dass er auf eine Goldmine gestoßen war. "Was wäre, wenn Sie eine Videokamera hätten, die in HD aufzeichnet und Sie könnten sie einfach ein Jahr lang laufen lassen?", fragt Williams. "Wir können uns viele kreative Designs vorstellen, die man damit verwirklichen könnte."

Das Geheimnis des Memristors

Doch worin besteht nun eigentlich das Geheimnis des Memristors, wieso haben Forscher, die seit Jahren an ähnlichen Projekten arbeiten, keine vergleichbaren Ergebnisse erzielt? Ein Memristor ist ein elektronisches Bauteil, das Informationen speichern kann, "doch er tut das weder in Form von Ladung noch von Energie", sagt Williams.

Es würden vielmehr Atome verschoben, wenn eine Spannung angelegt wird. Diese Verschiebung bleibt anders als beispielsweise bei Transistoren erhalten, wenn der Strom wieder aus ist. Und sie lässt sich messen, weil sich durch die Verschiebung der Widerstand des Bauteils ändert.

Das erklärt auch den Namen, er ist eine Zusammenziehung aus Memory (Speicher) und Resistor (Widerstand). Mit dem Wissen aus Chuas Theorie und seinen Kenntnissen der Eigenschaften verschiedener Materialien gelang es Williams 2007, einen Prototypen zu bauen, der sich genauso verhielt wie von Chua vorhergesagt.

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