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Daten löschen in Magnetwirbeln

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Dem Speichern von Bits auf Magnetwirbeln einen Schritt näher gekommen sind Forscher der Technischen Universität München (TUM). Erstmals haben die Physiker mit einem Magnet-Kraftmikroskop solche Skyrmionen genannten Wirbel direkt beobachten können und gesehen, wie benachbarte Skyrmionen miteinander verschmolzen. Verantwortlich dafür waren sogenannte magnetic point defects, deren magnetisches Feld dem eines magnetischen Monopols gleicht. Computersimulationen der Universität zu Köln ergaben, dass die Defekte die Skyrmionen wie Reißverschlüsse zusammenziehen.

Skyrmionen bestehen aus wenigen, teilweise nur 15 Atomen und lassen sich theoretisch zum Bau nichtflüchtiger Speicher einsetzen. Zum Vergleich: Heutige Festplatten benötigen pro Bit etwa 1 Million Atome. Zudem gelten Skyrmionen als Bitspeicher als äußerst stabil. Darüber hinaus bieten sie die Möglichkeit, Bits direkt durch elektrische Ströme in ein Material zu schreiben. Bisherige Schreibmethoden kranken jedoch an dem hohen Energiebedarf. Skyrmionen dagegen benötigen etwa 100.000 mal geringere Energieströme.

Per Zufall hatten Physiker der TUM 2008 in Mangansilizium ein Gitter aus magnetischen Wirbelfäden entdeckt, deren Existenz der britische Physiker Tony Skyrme knapp 50 Jahre zuvor postuliert hatte. Allerdings geschah die Entdeckung in einem Versuchsaufbau bei -245°C und einem schwachen Magnetfeld von 0,2 Tesla. Schnell fanden sich andere Materialien, in denen sich solche Skyrmionen erzeugen ließen. Kurze Zeit später gelang es japanischen Forschern, einzelne Skyrmionen zu erzeugen. 2010 waren Physiker des Forschungszentrums Jülich sowie der Universitäten Hamburg und Kiel bereits in der Lage, die magnetischen Wirbel auch auf Oberflächen und ohne externes Magnetfeld zu erzeugen. Inzwischen stehen Materialien zur Verfügung, die Skyrmionen auch bei Raumtemperatur bilden können. Zu den offenen Fragen zählten vor allem die nach geeigneten Methoden zur Beeinflussung der Skyrmionen. (sun)