Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Physiker entwickeln neues Speicherbauelement

12.07.2007
Je langsamer der Rechner und je aufwändiger die Programme, desto länger dauert die Wartezeit beim Hochfahren. Mit dem Warten könnte es allerdings vorbei sein, wenn eine Entwicklung Würzburger Physiker es zur Anwendungsreife bringt. Über die Entdeckung berichtet die Fachzeitschrift Nature Physics in ihrer neuesten Ausgabe.

Sie ist als "Bill-Gates-Gedenkminute" bekannt: Die Zeit, die ein Rechner braucht, bis er sein Betriebssystem und die benötigten Programme geladen hat. Notwendig ist die Pause, weil in dem Computer zwei getrennte Systeme arbeiten: Eines, in dem auf elektrischem Wege die Rechenaktionen ablaufen, und eines, in dem auf magnetischer Basis die Informationen gespeichert werden. Während des Hochfahrens "schaufelt" der Rechner die benötigten Daten von dem einen ins andere System. Das allerdings könnte sich bald ändern:

Im Rahmen der Doktorarbeit von Katrin Pappert ist es am Physikalischen Institut der Uni Würzburg gelungen einen Speicher zu entwickeln, der die Vorteile beider Systeme in sich vereint: Auf die Informationen ist zum einen der direkte und extrem schnelle elektronische Zugriff möglich, zum anderen gehen die Daten beim Abschalten nicht verloren. "Solche Speicher würden das Hochfahren des Computers nach dem Einschalten unnötig machen", sagt Pappert. Man könnte sofort dort weiterarbeiten, wo man am Vortag aufgehört hat. Die Doktorandin forscht am Lehrstuhl für Experimentelle Physik III bei Professor Laurens Molenkamp; das neue Speicherbauelement wurde dort im Rahmen des europäischen Forschungsprojekts Nanospin entwickelt.

"Wir arbeiten mit so genannten ferromagnetischen Halbleitern", erklärt Pappert die Entwicklung. Dieses Material ist in der Lage, so wie die üblichen Metalle in einer Festplatte, Informationen durch ihre Magnetisierungsrichtung zu speichern; gleichzeitig lässt es sich aber auch - anders als die momentan benutzen ferromagnetischen Metalle - direkt in Computerchips integrieren. Für die Chiphersteller hätte dies den Vorteil, dass die Chips ihre Information in der Magnetisierung speichern könnten und sie nicht wie üblich beim Abschalten des Stroms vergessen.

Pappert arbeitet mit Gallium-Mangan-Arsenid, einem Material, bei dem man "sehr gut steuern kann, wie stark magnetisch und wie sehr es leitend ist", sagt sie. Das allein reicht allerdings noch nicht aus, um den Halbleiter im Chip nutzen zu können. Erst wenn die Physikerin unvorstellbar kleine Streifen davon zum Einsatz bringt, zeigt er die gewünschten Eigenschaften. "Wir konnten nachweisen, dass man extrem schmalen Streifen eine Vorzugsrichtung für die Magnetisierung aufprägen kann", so Pappert. Wobei "extrem schmal" etwa 100 millionstel Millimeter bedeutet. Ordnen die Physiker zwei solcher Streifen im rechten Winkel zueinander an, können sie vier unterschiedlich ausgerichtete Magnetisierungen in ihnen erzeugen, mit denen zwei unterschiedliche Widerstände einhergehen; über extrem feine Zuleitungen aus Gold sind sie außerdem in der Lage einen Strom fließen zu lassen - fertig ist der Prototyp für eine elektrisch auslesbare magnetische Speicherzelle.

Bis diese Speicherzelle tatsächlich in einem handelsüblichen Rechner zum Einsatz kommt, wird allerdings noch viel Zeit vergehen. Dafür spricht allein schon die Tatsache, dass Gallium-Mangan-Arsenid die gewünschte Eigenschaft nur bei sehr tiefen Temperaturen zeigt. Pappert etwa arbeitet mit minus 270 Grad Celsius. Trotzdem ist die Physikerin optimistisch, dass in absehbarer Zeit ein anderes Material gefunden wird, "das bei Raumtemperatur funktioniert".

Die technische Umsetzbarkeit steht für sie sowieso nicht an vorderster Stelle: "Wir haben nur demonstriert, dass es funktioniert", sagt sie. Die weitere Entwicklung ist dann ein anderes Kapitel.

Katrin Pappert, Silvia Hümpfner, Charles Gould, Jan Wenisch, Karl Brunner, Georg Schmidt & Laurens W. Molenkamp: "A non-volatile-memory device on the basis of engineered anisotropies in (Ga,Mn)As", Nature Physics, online publiziert am 1. Juli 2007; doi:10.1038/nphys652

Ansprechpartner: Prof. Dr. Laurens Molenkamp, Tel.: (0931) 888 4925, E-Mail: laurens.molenkamp@physik.uni-wuerzburg.de

Robert Emmerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-wuerzburg.de/

Weitere Berichte zu: Magnetisierung Molenkamp Speicherbauelement

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Vorstoß ins Innere der Atome
23.02.2018 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

nachricht Quanten-Wiederkehr: Alles wird wieder wie früher
23.02.2018 | Technische Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

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

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

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