Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Physiker: Nach Experimenten in Dortmund wird Weg frei zu neuen Speichertechnologien

24.10.2002


Der Experimentalphysiker Dr. Manfred Fiebig, bislang an der Universität Dortmund und inzwischen am Berliner Max Born Institut tätig, hat an dem Forschungsprojekt maßgeblich mitgewirkt.


Die Verbesserung der Materialien, und Techniken zur Datenspeicherung ist ein wichtiges Ziel der aktuellen Forschung. Bisher existieren eine Vielzahl magnetischer, elektrischer oder optischer Techniken, um Informationen in Abfolgen sogenannter Bits, das heißt, binärer Zustände, die entweder 0 oder 1 repräsentieren, zu speichern. Die Entwicklung neuer Methoden, die vorhandene Speichertechniken miteinander verbinden, könnte zu wesentlichen Fortschritten führen. In einem Artikel der Zeitschrift Nature wird nun erstmals über eine Wechselwirkung zwischen verschiedenen Effekten, die zur Datenspeicherung benutzt werden, berichtet. Die experimentellen Arbeiten hierzu wurden an der Universität Dortmund durchgeführt und dort und am Max-Born-Institut (MBI) in Berlin in Zusammenarbeit mit Forschern vom Ioffe-Institut in St. Petersburg ausgewertet.

Zur Speicherung benutzt man heute vorwiegend ferromagnetische Materialien, die sich über ihr Magnetfeld leicht beschreiben und auslesen lassen. Daneben existieren Antiferromagnete, die zwar kein Feld besitzen, jedoch für die Stabilisierung ferromagnetischer Strukturen unverzichtbar sind. Neben der magnetischen Ordnung, die auf eine einheitliche Bewegung von Elektronen in Atomen zurückgeht, ist auch eine ferro- oder antiferroelektrische Ordnung in Form einer einheitlichen statischen Ausrichtung von Elektronen bekannt. Ferroelektrische Materialien erlauben den Bau schneller und kompakter permanenter Speicherelemente wie sie den Bedürfnissen zur Datenspeicherung vor allem in dem Bereich der modernen Unterhaltungselektronik entsprechen.


Magnetische und elektrische Ordnung vereint

Die Untersuchung elektrisch und magnetisch geordneter YMnO3-Kristalle förderte Überraschendes zu Tage. Es wurde beobachtet, dass jeder Wechsel der elektrischen Ordnung von einem simultanen Wechsel der magnetischen Ordnung begleitet wird. Damit ergibt sich die Möglichkeit, magnetische Zustände durch Anlegen elektrischer Felder zu schalten, oder umgekehrt, auszulesen.

Voraussetzung für diese Beobachtung war die Entwicklung neuer experimenteller Methoden, mit denen sich sowohl elektrische als auch magnetische Strukturen gleichzeitig untersuchen lassen. Hier bot sich die Erzeugung der optischen zweiten Harmonischen an, mit der man die Verdopplung der Frequenz einer Lichtwelle in einem Kristall bezeichnet. Dieser üblicherweise sehr schwache Prozess, der nur bei der Anregung mit intensivem Laserlicht beobachtet werden kann, hängt empfindlich von der kristallinen Symmetrie ab. Da diese durch die elektrische und magnetische Ordnung beeinflusst wird, kann man mithilfe der Erzeugung der zweiten Harmonischen elektrische und magnetische Strukturen direkt abbilden. In früheren Arbeiten der Autoren wurde bereits gezeigt, dass sich diese Technik insbesondere zur Darstellung antiferromagnetischer Strukturen eignet, für deren Abbildung es kein alternatives allgemein anwendbares Verfahren gibt.

Weg frei zu neuartigen Speichertechnologien

Abgesehen von der sehr grundsätzlichen Bedeutung einer Kreuzkorrelation zwischen ansonsten unabhängigen Ordnungsstrukturen eröffnen sich vielfältige technologische Möglichkeiten. So könnte zum Beispiel mit geeigneten magnetisch und elektrisch geordneten Materialien der langsame thermo-magnetische Schreibprozess magnetooptischer Datenträger durch schnelles magnetisches Schalten über ein angelegtes elektrisches Feld ersetzt werden.

Zukünftige Experimente werden sich mit den physikalischen Grundlagen von Kopplungen in mehrfach geordneten Substanzen beschäftigen. Außerdem ist geplant, die bisherigen Ergebnisse auf dünne Materialfilme, wie sie für technologische Anwendungen erforderlich sind, zu übertragen. Des weiteren soll die zeitliche Dynamik des magnetischen Schaltverhaltens mit den am MBI vorhandenen Kurzpulslasern optisch untersucht werden.

Nähere Information:
Dr. Manfred Fiebig
Max-Born-Institut
Max-Born-Strasse 2A
12489 Berlin, Germany
Tel: 030-63921404
Fax: O30-6392-1489
E-Mail: fiebig@mbi-berlin.de

Klaus Commer | idw

Weitere Berichte zu: Datenspeicherung Elektron Erzeugung MBI Physik

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Industrie 4.0: Fremde Eindringlinge im Unternehmensnetz erkennen
16.04.2018 | Fraunhofer-Institut für Sichere Informationstechnologie SIT

nachricht Die Thermodynamik des Rechnens
11.04.2018 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Im Focus: Gammastrahlungsblitze aus Plasmafäden

Neuartige hocheffiziente und brillante Quelle für Gammastrahlung: Anhand von Modellrechnungen haben Physiker des Heidelberger MPI für Kernphysik eine neue Methode für eine effiziente und brillante Gammastrahlungsquelle vorgeschlagen. Ein gigantischer Gammastrahlungsblitz wird hier durch die Wechselwirkung eines dichten ultra-relativistischen Elektronenstrahls mit einem dünnen leitenden Festkörper erzeugt. Die reichliche Produktion energetischer Gammastrahlen beruht auf der Aufspaltung des Elektronenstrahls in einzelne Filamente, während dieser den Festkörper durchquert. Die erreichbare Energie und Intensität der Gammastrahlung eröffnet neue und fundamentale Experimente in der Kernphysik.

Die typische Wellenlänge des Lichtes, die mit einem Objekt des Mikrokosmos wechselwirkt, ist umso kürzer, je kleiner dieses Objekt ist. Für Atome reicht dies...

Im Focus: Gamma-ray flashes from plasma filaments

Novel highly efficient and brilliant gamma-ray source: Based on model calculations, physicists of the Max PIanck Institute for Nuclear Physics in Heidelberg propose a novel method for an efficient high-brilliance gamma-ray source. A giant collimated gamma-ray pulse is generated from the interaction of a dense ultra-relativistic electron beam with a thin solid conductor. Energetic gamma-rays are copiously produced as the electron beam splits into filaments while propagating across the conductor. The resulting gamma-ray energy and flux enable novel experiments in nuclear and fundamental physics.

The typical wavelength of light interacting with an object of the microcosm scales with the size of this object. For atoms, this ranges from visible light to...

Im Focus: Wie schwingt ein Molekül, wenn es berührt wird?

Physiker aus Regensburg, Kanazawa und Kalmar untersuchen Einfluss eines äußeren Kraftfeldes

Physiker der Universität Regensburg (Deutschland), der Kanazawa University (Japan) und der Linnaeus University in Kalmar (Schweden) haben den Einfluss eines...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

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

Nachhaltige und innovative Lösungen

19.04.2018 | HANNOVER MESSE

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Auf dem Weg zur optischen Kernuhr

19.04.2018 | Physik Astronomie

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