Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forschern der TU Kaiserslautern gelingt entscheidender Beitrag beim Verständnis neuartiger Schreib-Lese-Prozesse im Computer

15.12.2009
Magnetisierungsänderungen in einem ferromagnetischen Material wie Eisen, Kobalt oder Nickel sind äußerst komplexe Vorgänge, woran Elektronen wie auch Schwingungen des Kristallgitters beteiligt sind. Somit bestimmt die spezielle Materialbeschaffenheit darüber, wie schnell ein Magnet seine Richtung ändern oder durch Erwärmung unmagnetisch (sprich: demagnetisiert) werden kann.

Die Erklärung der beobachteten magnetischen Erscheinungen zusammen mit der Untersuchung, welche inneren Eigenschaften eines Magneten dafür verantwortlich sind, wird unter den Wissenschaftlern lebhaft debattiert. Überdies ist es für die technische Anwendungsseite notwendig, den grundlegenden Mechanismus der Dynamik der Magnetisierung auf sehr kurzen Zeitskalen zu verstehen.

So limitieren die ablaufenden mikroskopischen Prozesse entscheidend die Schreibgeschwindigkeit beim magnetischen Speichern auf der Computer-Festplatte; hierbei wird die Magnetisierung eines Bits durch einen einwirkenden Stimulus gesteuert, was im Falle der Festplatte mit Hilfe eines stromgenerierten kurzen Magnetfeldpulses geschieht.

In Deutschland und in den benachbarten Niederlanden ist die Spitzenforschung auf diesem Gebiet der ultraschnellen Demagnetisierung stark vertreten. Forscher beschäftigen sich intensiv mit der Fragestellung, auf welchen Zeitskalen und über welche Mechanismen die kleinste Einheit der Magnetisierung, der sogenannte Spin, seine Ausrichtung umkehren - oder wie es im Fachjargon heißt - den Spin flippen kann. Dieser fundamentalen Herausforderung hat sich die Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Martin Aeschlimann vom Fachbereich Physik der Technischen Universität Kaiserslautern, in enger Zusammenarbeit mit Forschern von der Technischen Universität Eindhoven und mit theoretischer Unterstützung vom Max-Planck-Institut für Metallforschung in Stuttgart, genähert. In der gemeinsamen Forschungsaktivität ist es nun gelungen, die Bewegung der Spins in einem einheitlichen Modell zu erfassen und im Detail zu beschreiben.

Das dazugehörige aufwändige physikalische Experiment lässt sich vereinfacht mit einem Schulversuch mit Bunsenbrenner und Magnet vergleichen. Wird der Magnet mit dem Bunsenbrenner erwärmt, verliert dieser seine magnetische Anziehungskraft, da die Spins flippen. Anstelle des Bunsenbrenners werden jedoch extrem kurze, eben ultrakurze Lichtpäckchen verwendet. Diese Lichtpulse des Lasers treffen auf einen Magneten in Form eines dünnen magnetischen Films mit einer Schichtdicke im Nanometerbereich. Die eingetragene Energie wird zunächst von den Elektronen aufgenommen, welche die Wärme aber rasch an das magnetische System, d.h. die Spins, weiterreichen. Es erfolgt eine Demagnetisierung auf ultrakurzen Zeitskalen von ca. 100 Femtosekunden (fs). Dabei verhalten sich 100 fs im Vergleich zu einer Sekunde so wie ein halber Tag zum Alter des Universums. In puncto Geschwindigkeit ist diese vorgestellte optische Strategie der gegenwärtigen Standard-Technologie in modernen Rechnern unter Einsatz kurzer Magnetfeldpulse weit überlegen. Ihre konsequente Anwendung verspricht eine Steigerung der Speichergeschwindigkeit um mehrere Größenordnungen.

In einem Zukunftsprojekt muss jetzt noch die laterale Ausdehnung des dünnen magnetischen Films auf Nanometergröße zu sogenannten Nanodots schrumpfen. Durch intelligentes Maßschneidern der physikalischen Eigenschaften des Laserpulses erhoffen sich die Forscher, sogar einen einzelnen Nanodot zu demagnetisieren oder zu schalten - damit wäre ein Bit in Nanometergröße ultraschnell geschrieben. Der Originalartikel ist in der Fachzeitschrift Nature Materials erschienen: http://dx.doi.org/10.1038/NMAT2593

Thomas Jung | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-kl.de
http://dx.doi.org/10.1038/NMAT2593

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Lasing am Limit
15.02.2018 | Technische Universität Berlin

nachricht Forschung für die LED-Tapete der Zukunft
15.02.2018 | Universität Bremen

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: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Im Focus: Demonstration of a single molecule piezoelectric effect

Breakthrough provides a new concept of the design of molecular motors, sensors and electricity generators at nanoscale

Researchers from the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS (IOCB Prague), Institute of Physics of the CAS (IP CAS) and Palacký University...

Im Focus: Das VLT der ESO arbeitet erstmals wie ein 16-Meter-Teleskop

Erstes Licht für das ESPRESSO-Instrument mit allen vier Hauptteleskopen

Das ESPRESSO-Instrument am Very Large Telescope der ESO in Chile hat zum ersten Mal das kombinierte Licht aller vier 8,2-Meter-Hauptteleskope nutzbar gemacht....

Im Focus: Neuer Quantenspeicher behält Information über Stunden

Information in einem Quantensystem abzuspeichern ist schwer, sie geht meist rasch verloren. An der TU Wien erzielte man nun ultralange Speicherzeiten mit winzigen Diamanten.

Mit Quantenteilchen kann man Information speichern und manipulieren – das ist die Basis für viele vielversprechende Technologien, vom hochsensiblen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Auf der grünen Welle in die Zukunft des Mobilfunks

16.02.2018 | Veranstaltungen

Smart City: Interdisziplinäre Konferenz zu Solarenergie und Architektur

15.02.2018 | Veranstaltungen

Forschung für fruchtbare Böden / BonaRes-Konferenz 2018 versammelt internationale Bodenforscher

15.02.2018 | Veranstaltungen

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

Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

17.02.2018 | Energie und Elektrotechnik

Stammbaum der Tagfalter erstmalig umfassend neu aufgestellt

16.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Strategien zur Behandlung chronischer Nierenleiden kommen aus der Tierwelt

16.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

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