Magnetische Wirbel für neue Datenspeicher

Festplatten nutzen heute effektiv die Ausrichtung der Polarität von winzigen, magnetischen Bereichen. Doch die kleinen Magnetinseln haben das Potenzial, sich zwei statt nur ein Bit zu merken.

magnetische Inseln
magnetische Inseln

Bochum - Verantwortlich dafür sind magnetische Wirbel, die nun Physiker der Ruhr-Universität Bochum mit einer neuen Messmethode genauer unter die Lupe nehmen können. Details dazu veröffentlichten die Wissenschaftler in der renommierten Fachzeitschrift "Review Scientific Instruments".

"In einer weichmagnetischen Legierung aus Eisen und Nickel können wir den Drehsinn der magnetischen Wirbel bestimmen", sagt Hartmut Zabel, Professor für Festkörperphysik. Seine Arbeitsgruppe bestrahlte dazu die magnetischen Proben mit Durchmessern zwischen 500 und 1500 Millionstel Metern mit einem Laser und zeichnete die Reflexion des Laserstrahls auf. Da dieser reflektierte Strahl aufgefächert ist, kann erstmals ganz genau berechnet werden, wie die Magnetisierung innerhalb der magnetischen Nanoinsel verteilt ist. Zudem lassen sich die Eigenschaften magnetischer Wirbel charakterisieren. Gekoppelt mit der klassischen Ausrichtung nach "Nord" und "Süd" ergeben sich insgesamt vier verschiedene Zustände für die so genannte Zirkularität. Das entspricht im Prinzip einer möglichen Datenspeicherung von zwei Bits.

"Mit dieser Methode werden wir aber nicht in Konkurrenz zur Festplatte treten", schränkt Zabel ein. Denn hier sind die einzelnen Magnetinseln mit Durchmessern um die 20 Nanometer um ein Vielfaches kleiner als die nun untersuchten Proben. Doch kann sich der Forscher vorstellen, diesen Effekt in Zukunft für den Aufbau von nicht flüchtigen Arbeitsspeichern, so genanntem MRAM, zu nutzen.

Bis ein erster Prototyp die Zirkularität solcher magnetischen Wirbel verwenden kann, müssen noch einige Hürden genommen werden. Die Bochumer Messmethode taugt bisher für das Auslesen der Magnetwirbel. Mit starken Magnetfelder können die Wirbel auch zerstört werden, was einem Löschen eines Datenspeichers entspricht. Doch die Bildung verläuft bisher mehr oder weniger von allein und kann noch nicht von außen gesteuert werden. "Aber erste Ideen zur Ausrichtung der Magnetwirbel beispielsweise mit polarisierten Strömen, die ihr Drehmoment auf die Strukturen übertragen, werden schon diskutiert", so Zabel.