26.09.2013, 14:00 Uhr | 0 |

Datenspeicherung Tuning für mobile Geräte

Helmholtz-Forscher wollen die magnetische Wandlungsfähigkeit von Elektronen für beschreibbare Datenspeicher nutzbar machen. Sie hätten eine unvorstellbar hohe Kapazität. 

Kondensatorbank
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Um modern und effizient hohe magnetische Felder für die Materialforschung zu erreichen, die dafür nötige Energie zu speichern und pulsartig freizusetzen, nutzen die Wissenschaftler am Hochfeld-Magnetlabor Dresden des HZDR eine Kondensatorbank.

Foto: HZDR/Jürgen Lösel

Auf der Suche nach Datenspeichern, die immer dichter beschreibbar sind, auf die also bei gleicher Größe immer mehr Informationen passen, sind Forscher jetzt bei den kleinsten Teilchen angekommen, den Elektronen. Sie haben einen Spin und können deshalb diese Aufgabe übernehmen. Die Größe dieser Atombauteilchen lässt sich nicht exakt bestimmen, liegt aber im Billiardstel-Millimeter-Bereich, sodass die Menge an Daten, die theoretisch auf einen Speicher in Fingernagelgröße passt, die Kapazität von vielen Festplatten hat.

Eine Forschergruppe am Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung, das am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf angesiedelt ist – einst war dort das Zentrum der DDR-Kernenergieforschung –, hat sich vorgenommen, den Elektronenspeicher zu entwickeln. Spin nennt man die magnetische Ausrichtung eines Teilchens. Als Mitglied der Gruppe der Leptonen hat das Elektron einen Spin von ½, das heißt, die magnetische Ausrichtung kann in die eine Richtung zeigen und in die entgegengesetzte. Wenn man jetzt festlegt, dass die Ausrichtung nach oben eine digitale „Eins“ ist, die Ausrichtung nach unten die „Null“ repräsentiert, hat man schon eine wichtige Voraussetzung für die Nutzung des Elektronenspeichers gefunden.

Das System wird in Form des Arbeitsspeichers in jedem Computer bereits genutzt. Sein Inhalt wird allerdings bei der Herstellung festgelegt und lässt sich nachträglich nicht verändern, sondern nur auslesen. Die Forscher am Stadtrand von Dresden wollen diese Technik jetzt weiterentwickeln, sodass diese Speicher auch beschreibbar sind. Im Prinzip bestehen sie aus zwei hauchdünnen Scheiben aus magnetisierbarem Material, zwischen denen sich eine Isolationsschicht befindet. Eine dieser Scheiben trägt die Information in Form von winzigen Magneten, die unterschiedlich ausgerichtet sind.

Üppige Förderung für „Spintronik“

Prinzipiell lässt sich eine solche Anordnung auch nutzen, um Daten einzulesen. Elektrische Impulse können den Spin der Elektronen in einer magnetisierbaren Scheibe umkehren, also ihre Ausrichtung ändern.

Um dieses Möglichkeit in die Praxis umzusetzen hat die Helmholtz-Gemeinschaft die Nachwuchsgruppe „Spintronik“ gegründet, die sechs Jahre lang mit jährlich 250.000 Euro gefördert wird. Geleitet wird sie von der promovierten Jungforscherin Alina Maria Deac.

Im Visier hat sie vor allem mobile Geräte, denen sie größere Speichermöglichkeiten bieten will. Sie werden gewissermaßen getunt. Die Physikerin baut ein eigenes Forschungsteam auf, das Bauelemente für neuartige drahtlose Geräte entwickeln will, die gigantische Datenmengen senden und empfangen können.

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Von Wolfgang Kempkens
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