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 MADMAX: Ein neues Experiment zur Erforschung der Dunklen Materie
20.10.2017 | Max-Planck-Institut für Physik

nachricht Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung
20.10.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

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: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise