Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Minischeiben für Datenspeicher

09.03.2011
Schräge Außenkanten an winzigen Magnetscheiben könnten zu einem Durchbruch in der Datenverarbeitung führen.

„Dadurch entstehen Strukturen, die man anders bisher gar nicht erhalten konnte“, erklärt der Materialforscher Jeffrey McCord vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf. Der Doktorand Norbert Martin verwirklichte die schrägen Kanten im Laborexperiment. So entstehen Magnetwirbel mit dem Durchmesser von einem Drittel eines Tausendstel Millimeters. Diese könnten helfen, große Datenmengen auf immer kleineren Flächen zu speichern und mit möglichst wenig Energie zu bearbeiten.


Abgeschrägte Kanten ermöglichen kleinste Magnetwirbel auf den Nano-Scheiben (eine Scheibe hat einen Radius von 150 Nanometer).
S. Münster, Kunstkosmos

In den Mini-Scheiben der Forscher ordnen sich winzige Magnete in Wirbeln an. Dabei können die einzelnen Magnete im oder gegen den Uhrzeigersinn um die Scheibe führen. Diese beiden unterschiedlichen Zustände können von der Datenverarbeitung genauso wie in herkömmlichen Computern die Schaltungen „elektrischer Strom an“ oder „aus“ genutzt werden. Im Unterschied zu herkömmlichen Arbeitsspeichern aber lassen sich die Magnetwirbel mit einer Spin genannten Eigenschaft der Elektronen und einem viel geringeren Stromverbrauch umschalten.

Im äußeren Bereich des Wirbels liegen die Magnetteilchen zweier benachbarter Kreise parallel zueinander, während in der Mitte der Scheibe der Platz für dieses parallele Liegen nicht reicht. Da jede andere Anordnung aber viel Energie kosten würde, drehen sich die Magnetteilchen in der Mitte aus der Ebene der Scheibe heraus und können so wieder energiesparend nebeneinander liegen.

Das Ganze funktioniert nur gut, wenn die einzelnen Magnetwirbel ein gutes Stück Abstand voneinander halten oder relativ groß sind. Computerhersteller und die Benutzer aber wollen möglichst kleine Datenverarbeitungseinheiten, bei denen konsequenterweise auch die Magnetwirbel klein sind und eng nebeneinander liegen. Dann aber beeinflussen sich die Magnetkreise gegenseitig, weil sich die Mini-Scheiben gegenseitig magnetisch anziehen. Für einen Arbeitsspeicher wären das kaum gute Voraussetzungen.

Norbert Martin und Jeffrey McCord lassen daher die äußeren Kanten der kleinen Magnetscheiben nicht senkrecht zur Ebene der Scheibe, sondern schräg verlaufen. Dadurch werden am Rand die winzigen Magnetteilchen ein wenig in Richtung der Schräge abgelenkt. Diese Orientierung wiederum lässt das senkrecht auf der Ebene der Scheibe entstehende Magnetfeld bevorzugt in die Richtung der Schräge entstehen. Das aber kostet viel weniger Energie als die zufällige Orientierung dieses Magnetfeldes bei senkrechten Außenkanten der Scheibe. Deshalb entstehen die Magnetwirbel bei schrägen Kanten einfacher.

Um diese herzustellen, gibt Norbert Martin winzige Glaskügelchen mit einem Durchmesser von 0,30 Tausendstel Millimeter (300 Nanometer) auf eine dünne Magnetschicht. Unter bestimmten Bedingungen liegen diese Glaskugeln alle nebeneinander und bilden winzige Sechsecke mit kleinen Lücken dazwischen. Feuern die Wissenschaftler mit Argon-Ionen auf diese Schicht, schlagen diese atomaren und elektrisch geladenen Geschosse durch die Lücken zwischen den Glaskugeln aus der darunter liegenden Magnetschicht Partikel heraus. Die Anordnung der Glaskugeln wirkt so als Schablone: Unter jeder einzelnen Glaskugel bleibt eine magnetische Scheibe stehen, während unter den Lücken die Magnetschicht verschwindet. Im Laufe des Beschusses aber splittern die Argon-Ionen auch Teile von den Glaskugeln ab, die so immer kleiner werden und am Ende der Prozedur statt 300 nur noch 260 Nanometer Durchmesser haben. Dadurch erreichen die Argon-Ionen unter den Glaskugeln auch etwas weiter innen liegende Bereiche der darunter gerade entstehenden Magnetscheiben. Weil dort der Beschuss kürzer dauert, splittert innen auch weniger Material ab. Wie von selbst entsteht so die gewünschte schräge Kante.

Die Originalarbeit ist in Advanced Functional Materials, Band 21, Seite 891 veröffentlicht (DOI: 10.1002/adfm.201002140). Die Ergebnisse entstanden zu großen Teilen am Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) Dresden, wo die beiden Wissenschaftler vor ihrem Wechsel an das HZDR arbeiteten. Beide Institute kooperieren seit langem auf dem Gebiet der Magnetismus-Forschung.

Weitere Informationen
Dr. Jeffrey McCord
Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung
Tel. 0351 260-3709
j.mccord@hzdr.de
Pressekontakt
Dr. Christine Bohnet
Presseprecherin
Tel. 0351 260-2450 oder 0160 969 288 56
c.bohnet@hzdr.de
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf
Bautzner Landstr. 400
01328 Dresden
Das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) hat das Ziel, langfristig ausgerichtete Spitzenforschung auf gesellschaftlich relevanten Gebieten zu leisten. Folgende Fragestellungen stehen hierbei im Fokus:

• Wie verhält sich Materie unter dem Einfluss hoher Felder und in kleinsten Dimensionen?

• Wie können Tumorerkrankungen frühzeitig erkannt und wirksam behandelt werden?

• Wie schützt man Mensch und Umwelt vor technischen Risiken?

Zur Beantwortung dieser wissenschaftlichen Fragen werden sechs Großgeräte mit teils einmaligen Experimentiermöglichkeiten eingesetzt, die auch externen Nutzern zur Verfügung stehen.

Das HZDR ist seit 1.1.2011 Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands. Es hat drei Standorte in Dresden, Leipzig und Grenoble und beschäftigt rund 800 Mitarbeiter – davon 370 Wissenschaftler inklusive 120 Doktoranden.

Dr. Christine Bohnet | Helmholtz-Zentrum
Weitere Informationen:
http://www.hzdr.de
http://www.ifw-dresden.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Flashmob der Moleküle
19.01.2017 | Technische Universität Wien

nachricht Verkehrsstau im Nichts
19.01.2017 | Universität Konstanz

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: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise