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 VLT macht den präzisesten Test von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie außerhalb der Milchstraße
22.06.2018 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

nachricht Neue Phänomene im magnetischen Nanokosmos
22.06.2018 | Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme

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: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Im Focus: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

Kongress BIO-raffiniert X – Neue Wege in der Nutzung biogener Rohstoffe?

21.06.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

22.06.2018 | Materialwissenschaften

Lernen und gleichzeitig Gutes tun? Baufritz macht‘s möglich!

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

GFOS und skip Institut entwickeln gemeinsam Prototyp für Augmented Reality App für die Produktion

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics