Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Den physikalischen Grenzen der Datenspeicherung auf der Spur

17.12.2009
Forscher aus Jülich, Kaiserslautern und den USA veröffentlichen neue Methode zur Messung schnellster magnetischer Vorgänge

Die Informationstechnik der Zukunft ist kleiner, schneller und sparsamer. Der Weg dahin könnte über Lichtpulse gehen, die nur wenige Nanometer große magnetische Informationsbits in einen Datenträger schreiben.

Laut theoretischen Berechnungen könnten solche Schreibprozesse um den Faktor 1000 schneller ablaufen als in der heutigen Technik. Experimentelle Messungen an konkreten Materialien sind jedoch äußerst anspruchsvoll. Ein deutsch-amerikanisches Wissenschaftler-Team stellt in der aktuellen Ausgabe des renommierten Wissenschaftsmagazins "Physical Review Letters" ein Verfahren vor, das sich vergleichsweise einfach mit so genannten Femtosekundenlasern in Laboren weltweit durchführen ließe.

Die Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich, der Universität von Kaiserslautern sowie der University of Colorado und des National Institute of Standards and Technology in Boulder, USA, haben mit ihrer neuen Methode eine zeitliche Auflösung von nur 55 Billiardstel Sekunden (Femtosekunden oder 10-15 Sekunden) erreicht. "Unsere Methode erlaubt Antworten auf grundlegende Fragen des Magnetismus und ermöglicht, die materialspezifischen physikalischen Grenzen der magnetischen Schaltgeschwindigkeit zu bestimmen, welche die Schreibgeschwindigkeit magnetischer Datenverarbeitungssysteme begrenzen", freut sich Prof. Claus M. Schneider, Direktor des Jülicher Instituts für Festkörperforschung.

Die neue Methode hat vier Vorzüge, die sie einzigartig machen: Erstens ist die zeitliche Auflösung fein genug, um auch die schnellsten magnetischen Vorgänge, möglicherweise sogar im Attosekundenbereich zu beobachten. Zweitens können nun in Legierungen die Eigenschaften der einzelnen Bestandteile getrennt voneinander untersucht werden. Drittens lässt sich der Probenstrahl gut fokussieren, um Strukturen im Nanometerbereich untersuchen zu können. Und viertens benötigt man keine Großgeräte, sondern die Technik kann sogar im Labor verfügbar gemacht werden.

Ausgangspunkt der neuen Methode ist ein Femtosekundenlaser, wie er schon in vielen Laboren steht. Seine kurzen Lichtpulse werden in das Edelgas Neon geleitet. Dabei entstehen Pulse aus weicher Röntgenstrahlung, die nur rund 10 Femtosekunden lang sind, und auf die Probe treffen. In den vorliegenden Versuchen wurde eine weichmagnetische Eisen-Nickel-Legierung untersucht, deren Magnetisierung mittels Spulen verändert werden konnte. Das Material wurde in Form eines Beugungsgitters im Mikrometermaßstab in den Strahlengang gebracht. Das resultierende Beugungsmuster konnte sehr genau vermessen werden und erlaubt Rückschlüsse auf den Beitrag der einzelnen Elemente in der Legierung und auf die Eigenschaften der Probe.

Bisher wurden entweder sogenannte ultraschnelle Laser oder Röntgenstrahlen aus großen Synchrotronanlagen eingesetzt, um der magnetischen Umorientierung zu folgen. Ultraschnelle Laser im sichtbaren Bereich können jedoch nur das kombinierte Signal aller magnetischen Elemente eines Materials aufzeichnen. Röntgenstrahl-Pulse aus Synchrotronanlagen sind hingegen noch zu lang, um den schnellen Wechseln eines magnetischen Signals folgen zu können.

Originalveröffentlichung:
Ultrafast Demagnetization Dynamics at the M Edges of Magnetic Elements Observed Using a Tabletop High-Harmonic Soft X-Ray Source; C. La-O-Vorakiat, M. Siemens, M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, S. Mathias, M. Aeschlimann, P. Grychtol, R. Adam, C. M. Schneider, J. M. Shaw, H. Nembach, T. J. Silva;
Phys. Rev. Lett. Volume 103, Number 25, 257402 (2009);
DOI: 10.1103/PhysRevLett.103.257402
Pressekontakt:
Angela Wenzik, Wissenschaftsjournalistin,
Forschungszentrum Jülich, Institut für Festkörperforschung, 52425 Jülich,
Tel. 02461 61-6048, E-Mail: a.wenzik@fz-juelich.de

Peter Schäfer | idw
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de/portal/presse/pressemitteilungen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Schnell wachsende Galaxien könnten kosmisches Rätsel lösen – zeigen früheste Verschmelzung
26.05.2017 | Max-Planck-Institut für Astronomie

nachricht 3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind
24.05.2017 | 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: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften