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 Kleinste Teilchen aus fernen Galaxien!
22.09.2017 | Bergische Universität Wuppertal

nachricht Tanzende Elektronen verlieren das Rennen
22.09.2017 | Universität Bielefeld

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: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie