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Nanotechnologie

Speicher und Batterie zugleich

| Redakteur: Marc Platthaus

Nanotechnologie macht vieles möglich. So konnte ein Wissenschaftsteam nun bei speziellen Speicherzellen feststellen, dass diese neben ihrer Speicherfunktion auch als kleine Batterien fungieren können. Dies könnte in Zukunft den Energiebedarf solcher Chips deutlich reduzieren.

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Aufbau einer resistiven Speicherzelle (ReRAM): Zwischen den beiden Elektroden baut sich eine elektrische Spannung auf, sodass die Speicherzellen als winzige Batterien betrachtet werden müssen. So genannte Filamente, die sich durch Ablagerungen im Betrieb bilden, können die Batterieeigenschaften verändern.
Aufbau einer resistiven Speicherzelle (ReRAM): Zwischen den beiden Elektroden baut sich eine elektrische Spannung auf, sodass die Speicherzellen als winzige Batterien betrachtet werden müssen. So genannte Filamente, die sich durch Ablagerungen im Betrieb bilden, können die Batterieeigenschaften verändern.
(Bild: Jülich-Aachen Research Alliance (JARA))

Aachen/Jülich – Resistive Speicherzellen (ReRAM) gelten als vielversprechende Lösung für künftige Generationen von Computerspeichern. Durch ihren Einsatz wird sich der Energieverbrauch moderner IT-Systeme drastisch verringern und die Leistungsfähigkeit gleichzeitig deutlich steigern lassen. Entgegen der gängigen Theorie sind diese neuartigen Speicherzellen keine rein passiven Bauelemente, sondern müssen als winzige kleine Batterien betrachtet werden. Dies haben Forscher der Jülich-Aachen Research Alliance (Jara) jetzt nachgewiesen. Die entdeckte Eigenschaft birgt neue Möglichkeiten für weitere Anwendungen. Die Forschungsgruppe hat bereits eine Idee zum Patent angemeldet, wie sich mithilfe der Batteriespannung das Auslesen der Daten verbessern lässt.

Elektronen als Basis herkömmlicher Datenspeicher

Herkömmliche Datenspeicher arbeiten auf der Basis von Elektronen, die verschoben und gespeichert werden. Doch Elektronen sind – selbst für atomare Verhältnisse – extrem klein. Sie lassen sich nur mit großem Aufwand, mit relativ dicken Isolatorwänden etwa, „bändigen“, sodass die Informationen nicht verloren gehen. Dies beschränkt nicht nur Speicherdichte und Geschwindigkeit, sondern kostet auch viel Energie. Aus diesem Grund wird weltweit fieberhaft an nanoelektronischen Bauelementen geforscht, die Ionen, also geladene Atome, zur Datenspeicherung nutzen. Diese sind einige Tausend Mal schwerer als Elektronen und viel besser „festzuhalten“. Dadurch lassen sich die einzelnen Speicherelemente beinahe zu atomaren Dimensionen verkleinern, was die Speicherdichte enorm verbessert.

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