Mechanische Verfahren
Nanomechanische Systeme haben gewisse Vorteile gegenüber elektronischen Lösungen. Dabei kommen Varianten von STM (Scanning Tunneling Microsope, Rastertunnelmikroskop) und AFM (Atomic Force Microscope, Rasterkraftmikroskop) wegen ihrer extrem genauen Positioniermöglichkeit zum Einsatz. Die mechanische Bewegung benötigt wenig Energie und ist relativ schnell. Hitze ist kein großes Problem, weil sich im Gegensatz zu elektronischen Lösungen die Elektronen nicht durch immer engere Leiterbahnen und Schaltelemente zwängen müssen.
Wissenschaftler an den Universitäten von Edinburgh in Schottland und Bologna (Institut für das Studium von Nanostruktur-Materialien) in Italien haben eine Art molekularer Braille-Schrift entwickelt. Die Braille-Punkte entstehen auf einem dünnen Plastikfilm (3 bis 35 nm) mit Hilfe von Rotaxane-Molekülen. Im Labor waren solche Bitmuster einige Tage stabil. Je nach Dicke der Rotaxane-Schicht werden mit einer Kraft von 2 nN Punkte von 100 bis 500 nm Durchmesser bei einer Höhe von 1 bis 20 nm als Folge des mechanischen Drucks geformt.
Für die Forschung im Nanometer-Bereich und für MEMS (Micro Electronic Mechanical Systems) werden entsprechende AFMs (Atomic Force Microscopes, Rasterkraftmikroskope) benötigt. Ein solches Messgerät für 8-Zoll-Wafer kostet derzeit etwa 100.000 US-Dollar. Die AFM-Technik wurde in den Forschungslaboren bei IBM auch schon mit rotierenden Scheiben genutzt.
Einen Chip für Speicherzellen in Atomgröße hat Franz Himpsel, Physikprofessor an der Universität von Wisconsin (USA) mit einem Team von Wissenschaftlern hergestellt. Damit wurde zum ersten Mal bewiesen, was der berühmte Physiker Richard Feynman bereits 1959 vorhergesagt hatte. So könnten theoretisch alle jemals in der Menschheitsgeschichte geschriebenen Worte in einen Würfel mit einer Kantenlänge von weniger als 0,1 mm passen, wenn jedes Atom zur Speicherung eines Bit genutzt würde.
Das Labormuster von Franz Himpsel ist allerdings erst zweidimensional, also noch nicht dreidimensional, wie es für die vorgenannte Speicherdichte nötig wäre. Aber auch so ist die Speicherdichte schon etwa eine Million mal dichter als bei heutigen CD-ROMs. Nach herkömmlicher Rechnung wären das 250 Terabit pro Quadratzoll, was etwa 2500-mal so viel ist wie heute maximal bei Plattenspeichern möglich.