Lasergesteuertes Umschalten von Magnetspeicher untersucht

Computerfestplatten speichern Daten magnetisch. Die magnetische Schaltung und damit die Datenspeicherung erfolgt dabei mit einem kleinen Magnetkopf, der über die Festplatte fährt. Mit einem intensiven Laserpuls lassen sich die Mikromagnete ebenfalls manipulieren, und das sogar mehrere Hundert Mal schneller als mit einem Magnetkopf. Für ein besseres Verständnis verfolgten Wissenschaftler diesen Umklappvorgang nun Schritt für Schritt mithilfe von Synchrotronlicht. Über ihre Ergebnisse berichten sie im Fachjournal „Nature Communications“.

Aufnahme des Quadraten, das an das Batman-Logo erinnert, und daneben eine Computersimulation mit buntem Farbverlauf.
Experiment und Theorie im Vergleich

„Die magnetische Schaltung mit Licht funktioniert eindeutig. Aber warum genau sie funktioniert, das ist in der Forschergemeinde noch umstritten“, erklärt Koautor Frithjof Nolting vom Paul Scherrer Institut in Villigen, Schweiz. Für ihre Experimente verwendeten die Forscher eine Oberfläche mit einer regelmäßigen Anordnung winziger Quadrate aus einem magnetischen Material. Mit einem Laserstrahl ließ sich die Magnetisierung der zwischen einem und fünf tausendstel Millimeter messenden Quadrate nun gezielt umdrehen. Diesen Prozess hielt das Team um Loïc Le Guyader vom Helmholtz-Zentrum Berlin in einer Reihe von Momentaufnahmen fest, die zeitlich nur 70 billionstel Sekunden auseinanderlagen.

In ihrer Aufnahmereihe konnten die Wissenschaftler beobachten, wie sich die winzigen Magnete umdrehen. Obwohl der verwendete Laserpuls viele Quadrate gleichzeitig bestrahlte, drehte sich die Magnetisierung demnach jedoch nicht flächendeckend um. Stattdessen bildeten sich innerhalb der beleuchteten Quadrate Substrukturen aus. Erklären ließe sich das unregelmäßige Muster durch die Effekte von Brechung und Interferenz des Laserlichts, so die Forscher. In einzelnen Bereichen der Quadrate wurde dadurch mehr Laserlicht absorbiert als in anderen – hier heizten sich die winzigen Magnete sehr schnell auf und klappten daraufhin um. „Wir haben da eine faszinierende Wechselwirkung entdeckt“, fasst Nolting zusammen.

Durch anders geformte Magnete ließen sich demnach auch andere Figuren erzeugen. Damit wiederum ließe sich auch nur ein Teil eines Quadrates als einzelnes, beschreibbares Computerbit verwenden. „Dies könnte der Weg sein, um eines Tages noch mehr Daten auf noch kleinere Festplatten zu speichern“, sagt Le Guyader.