Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kleinstmagnete für zukünftige Datenspeicher

30.03.2017

Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Chemikern der ETH Zürich hat eine neue Methode entwickelt, um eine Oberfläche mit einzelnen magnetisierbaren Atomen zu bestücken. Interessant ist dies insbesondere für die Entwicklung neuartiger winziger Datenträger.

Die Idee ist faszinierend: Auf kleinstem Platz könnten riesige Datenmengen gespeichert werden, wenn man für eine Informationseinheit (in der binären Digitaltechnik eine Null oder eine Eins) bloss ein einziges Atom oder ein kleines Molekül bräuchte.


Die Magnetisierung von Dysprosium-Atomen (grün) auf der Nanopartikel-Oberfläche kann genau zwei Richtungen annehmen: «Spin up» oder «Spin down».

ETH Zürich / Université de Rennes

Theoretisch ist dies möglich, denn bestimmte Atome lassen sich so magnetisieren, dass die Magnetisierung nur zwei Richtungen annehmen kann: «Spin up» oder «Spin down». In der Abfolge der Magnetisierungsrichtung vieler Moleküle liessen sich so Informationen speichern.

Auf dem Weg zu Einzelmolekülmagnet-Datenspeichern gibt es allerdings noch einige Hürden zu überwinden. Moleküle zu finden, die die magnetische Information nicht nur kurzfristig, sondern auch dauerhaft speichern, ist nicht einfach.

Und noch schwieriger ist es, solche Moleküle für den Bau von Datenspeichern auf einer festen Unterlage anzuordnen. Für letzteres hat ein internationales Forscherteam unter Leitung von Chemikern der ETH Zürich nun eine neue Methode geschaffen. Gegenüber anderen Ansätzen bietet sie zahlreiche Vorteile.

Atom mit Oberfläche verschmolzen

Christophe Copéret, Professor am Laboratorium für Anorganische Chemie der ETH Zürich, und sein Team entwickelten ein Molekül, in dessen Zentrum ein Dysprosium-Atom sitzt (Dysprosium ist ein Metall, das zu den seltenen Erden gehört). Umgeben ist dieses Atom von einem Molekülgerüst, das als Transportvehikel dient.

Ausserdem entwickelten die Wissenschaftler eine Methode, um die Moleküle auf der Oberfläche von Siliziumdioxid-Nanopartikeln zu deponieren und mit diesen bei 400 Grad Celsius zu fusionieren. Das Transportgerüst zerfällt dabei, und es entstehen Nanopartikel, deren Oberfläche mit einzelnen freistehenden Dysprosium-Atomen durchsetzt ist. Wie Tests ergaben, können diese Atome magnetisiert werden, und sie behalten ihre Magnetisierungsrichtung aufrecht.

Die Magnetisierung funktioniert derzeit nur bei rund minus 270 Grad Celsius (nahe dem absoluten Temperatur-Nullpunkt), und sie hält auch nur maximal etwas mehr als eineinhalb Minuten an. Die Wissenschaftler suchen daher nach Ansätzen, die Magnetisierung auch bei höheren Temperaturen und über längere Zeit stabil zu halten. Und sie sind auf der Suche nach Methoden, die Atome statt mit Nanopartikeln mit einer flachen Unterlage zu fusionieren.

Einfache Herstellung

Zu den Vorteilen der neuen Methode gehört, dass sie denkbar einfach ist. «Dysprosium-bestückte Nanopartikel lassen sich in jedem Chemielabor herstellen. Es braucht dazu weder einen Reinraum noch komplexe Apparaturen», sagt Florian Allouche, Doktorand in Copérets Gruppe. Ausserdem können die magnetisierbaren Nanopartikel bei Raumtemperatur aufbewahrt werden, und sie sind wiederverwendbar.

Alternative Herstellungsmethoden bestehen zum Beispiel darin, eine Fläche mit einzelnen Atomen zu bedampfen. So hergestellte Materialen sind jedoch nur bei sehr tiefen Temperaturen stabil. Oder es können Moleküle mit idealen magnetischen Eigenschaften auf eine Unterlage gebracht werden. Bei diesem Prozess werden die magnetischen Eigenschaften jedoch oft negativ beeinflusst.

Im Rahmen dieses Forschungsprojekts arbeiteten die ETH-Wissenschaftler mit Kollegen an den Universitäten von Lyon und Rennes, am Collège de France in Paris, am Paul-Scherrer-Institut in Villigen und am Berkeley National Laboratory in den USA zusammen.

Literaturhinweis

Allouche F et al.: Magnetic Memory from Site Isolated Dy(III) on Silica Materials. ACS Central Science 2017, doi: 10.1021/acscentsci.7b00035 [http://dx.doi.org/10.1021/acscentsci.7b00035]

Weitere Informationen:

https://www.ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2017/03/kleinstmag...

Hochschulkommunikation | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neuer Abwehrmechanismus gegen Sauerstoffradikale entdeckt
18.06.2018 | Universität Bern

nachricht Umwandlung von nicht-neuronalen Zellen in Nervenzellen
18.06.2018 | Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Im Focus: First real-time test of Li-Fi utilization for the industrial Internet of Things

The BMBF-funded OWICELLS project was successfully completed with a final presentation at the BMW plant in Munich. The presentation demonstrated a Li-Fi communication with a mobile robot, while the robot carried out usual production processes (welding, moving and testing parts) in a 5x5m² production cell. The robust, optical wireless transmission is based on spatial diversity; in other words, data is sent and received simultaneously by several LEDs and several photodiodes. The system can transmit data at more than 100 Mbit/s and five milliseconds latency.

Modern production technologies in the automobile industry must become more flexible in order to fulfil individual customer requirements.

Im Focus: ALMA entdeckt Trio von Baby-Planeten rund um neugeborenen Stern

Neuartige Technik, um die jüngsten Planeten in unserer Galaxis zu finden

Zwei unabhängige Astronomenteams haben mit ALMA überzeugende Belege dafür gefunden, dass sich drei junge Planeten im Orbit um den Säuglingsstern HD 163296...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Simulierter Eingriff am virtuellen Herzen

18.06.2018 | Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz – Schafft der Mensch seine Arbeit ab?

15.06.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Asteroidenforschung in Garching

13.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neuer Abwehrmechanismus gegen Sauerstoffradikale entdeckt

18.06.2018 | Biowissenschaften Chemie

Umwandlung von nicht-neuronalen Zellen in Nervenzellen

18.06.2018 | Biowissenschaften Chemie

Im Fußballfieber: Rittal Cup verspricht Spannung und Spaß

18.06.2018 | Unternehmensmeldung

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics