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 Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation
13.12.2017 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

nachricht Einmal durchleuchtet – dreifacher Informationsgewinn
11.12.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

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: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Materialinnovationen 2018 – Werkstoff- und Materialforschungskonferenz des BMBF

13.12.2017 | Veranstaltungen

Innovativer Wasserbau im 21. Jahrhundert

13.12.2017 | Veranstaltungen

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Materialinnovationen 2018 – Werkstoff- und Materialforschungskonferenz des BMBF

13.12.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Innovativer Wasserbau im 21. Jahrhundert

13.12.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Neue Wirkstoffe aus dem Baukasten: Design und biotechnologische Produktion neuer Peptid-Wirkstoffe

13.12.2017 | Biowissenschaften Chemie