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Festplattenalternative auf Kristallbasis

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Forscher des Max-Born-Instituts für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie (MBI) in Berlin haben einen Weg gefunden, bestimmte Kristalle mithilfe von elektrischen Feldern gezielt zu magnetisieren. Dies könnte zu einer neuen Art der elektronischen Datenspeicherung führen. Die Ergebnisse erschienen am 29. Juli in der Ausgabe der Zeitschrift Nature.

Derzeit kommen zur Speicherung großer Datenmengen in Computern in erster Linie Festplatten zum Einsatz. Diese sind mit einer ferromagnetischen Substanz versehen, deren magnetische Polung die zu speichernde Information kodiert. Die Kontrolle der magnetischen Eigenschaften und damit der gespeicherten Information durch andere Effekte als Magnetfelder ist daher eines der wichtigsten Ziele der modernen Informationstechnologie.

Dem Bericht in Nature zufolge lässt sich die magnetische Ordnung in bestimmten Kristallen (so genannten "Multiferroika") auch mittels elektrischer Felder schalten. Dabei wird nicht nur die magnetische Polung durch das elektrische Feld kontrolliert, sondern es ist zudem möglich, den Magnetismus als solchen gezielt an- oder abzuschalten. "Für unser Experiment benutzten wir ein magnetisch weitgehend ungeordnetes Material", berichtet der Gruppenleiter Manfred Fiebig vom MBI. Es handelt sich um eine kristalline Verbindung der Metalle Holmium und Mangan (HoMnO3) Erst das Anlegen einen elektrischen Feldes machte daraus eine ferromagnetische Substanz, die als Informationsspeicher dienen könnte.

Die Forscher wiesen dies auf zweierlei Weise nach. Zum einen führte das Anlegen einer elektrischen Spannung zu einer Änderung der optischen Eigenschaften der mehrere Millimeter großen HoMnO3-Kristalle, die wiederum charakteristisch für eine Änderung der magnetischen Eigenschaften ist. Zum anderen gelang es, auf atomarer Skala in den Kristall hineinzublicken und die mit der Änderung der magnetischen Ordnung einhergehende Verschiebung der Atome nachzuweisen. Der Nachweis war nur durch die ungewöhnliche Kombination von Laser-Optik und Röntgen- beziehungsweise Neutronenkristallographie möglich.

Mit dem jetzt dargestellten Experiment sind die Forscher auf dem Weg zum kontrollierten magneto-elektrischen Schalten, mit dem ein neuartiger Schreib- und Leseprozess erst möglich wird. "Wir sehen als mögliche Anwendung nicht unbedingt kleinere Festplatten", erläutert Mafred Fiebig, "sondern eher eine erhöhte Stabilität der gespeicherten Daten". (fm)

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