Nano-Magnetspeicher Wie klein kann's sein?


Mit einem einmaligen High-Tech-Mikroskop wollen Forscher der Regensburger Universität die Computerspeicher der Zukunft entwickeln. Diese basieren auf Magnetismus und sollen sehr klein und sehr robust sein und wenig Energie verbrauchen.

Das mehr als eineinhalb Millionen Euro teure Gerät ist in der Physik-Fakultät der Hochschule in Betrieb genommen worden. Die ostbayerischen Wissenschaftler wollen mit ihrem speziell aufgerüsteten "Lorentz-Elektronenmikroskop" die magnetischen Eigenschaften von kleinsten Teilchen erforschen. Dieser so genannte Nano-Magnetismus soll bei künftigen Rechnern Grundlage für Speicherchips sein.

Im Unterschied zu den bisherigen Bauteilen würden solche Speicher bei einem Stromausfall die Daten nicht verlieren, erklärt Professor Josef Zweck einen Vorzug der neuen Technik. "Speicherbausteine auf Magnet-Basis könnten um bis zu 100fach schneller sein als herkömmliche Halbleiterspeicher." Zudem verbrauchten die nanomagnetischen "Gedächtnisse" viel weniger Energie, Notebooks und die derzeit boomenden PDA-Minicomputer könnten so wesentlich länger als bislang arbeiten. Auch das "Booten", das langwierige Laden des Betriebssystems, könnte künftig passé sein.

"Damit macht uns keiner etwas vor"

Auf Grund des wirtschaftlichen Potenzials der Technologie wird laut Zweck derzeit rund um den Globus fieberhaft an der Erforschung des Magnetismus in der Nanometer-Dimension gearbeitet. «Da stecken zig Milliarden dahinter», sagt der 49-Jährige. Die Regensburger haben ihr Mikroskop vom Hersteller noch mit einer Reihe von Extras ausstatten lassen. So kann das Betrachtungsgerät beispielsweise auch Hologramme, also quasi dreidimensionale Bilder, erzeugen. "Mit diesem Gerät macht uns weltweit keiner etwas vor", ist Zweck überzeugt. Weder in den USA noch in Japan gebe es ein Labor mit vergleichbaren Möglichkeiten.

Basis der Technik ist die Tatsache, dass auch kleine Teilchen noch magnetisch sein können und damit einen magnetischen Nord- sowie einen Südpol haben. In einem Computerspeicher kann ein solches Teilchen dann als kleinste Informationseinheit dienen, als Bit. Denn ein Bit kennt auch bisher nur zwei Zustände: "Ein" oder "Aus" beziehungsweise "0" oder "1". Die beiden Magnetpole eines Nanoteilchens können diese Zustände darstellen.

Bei ihrer Arbeit testen die Regensburger beispielsweise den Magnetismus an einem viereckigen Nickel-Eisen-Teil, das 200 Mal kleiner ist als ein menschliches Haar dick ist. "Das ist für unsere Begriffe sogar noch groß", macht Zweck die Dimension klar. In der Fachterminologie heißt dies, dass das neue Mikroskop bis zu 100 Nanometer kleine Teilchen analysieren kann. Zum Vergleich: ein Nanometer ist ein millionstel Millimeter.

Wo sind die Grenzen

Dabei geht es darum herauszufinden, wie klein die Materie werden darf, ohne dass die magnetische Qualität leidet. Zudem wollen Zweck und seine Mitarbeiter auch ergründen, welche Form die Teilchen idealerweise haben müssen - Quadrat, Kreis oder etwas anderes. "Es wird vermutlich eine Ellipse sein", sagt Zweck. Dabei gehe es auch darum, magnetische Streufelder zu vermeiden. Der Computerspeicher der Zukunft müsse möglichst unempfindlich gegen äußere Einflüsse sein, erklärt der Forscher. "Sonst würde vielleicht das Notebook abstürzen, wenn nebenan ein Auto angelassen wird."

Ulf Vogler, DPA DPA

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