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Wohin mit den Terabytes? Neue Wege in der Spin-Elektronik

Datenmengen im privaten, öffentlichen und kommerziellen Bereich wachsen rasant – und das fast unbemerkt. Grund dafür ist eine gegenläufige Entwicklung: Denn ebenso schnell werden Datenspeicher immer kleiner und billiger. Der limitierende Faktor bleibt meist die Schreibgeschwindigkeit. Um die wachsenden Datenfluten mit "ultra high speed" abzuspeichern, braucht es kreative Ideen und neue Technik.

Sergii Khmelevskyi, Peter Mohn

Sergii Khmelevskyi, Peter Mohn

Ein kreatives Team beschreibt einen neuen Weg bei der Entwicklung von superschnellen Speichermedien: Mastermind Sergii Khmelevskyi und Peter Mohn vom Institut für Angewandte Physik (v.l.n.r)

Ein kreatives Team beschreibt einen neuen Weg bei der Entwicklung von superschnellen Speichermedien: Mastermind Sergii Khmelevskyi und Peter Mohn vom Institut für Angewandte Physik (v.l.n.r)

Prof. Peter Mohn und sein Team vom Institut für Angewandte Physik der TU Wien setzen auf eine Technologie, die ohne ein heute verbreitetes, kompliziertes System aus mehreren magnetischen Materialien auskommt, dafür aber einen extrem schnellen quantenmechanischen Tunneleffekt ausnutzt. Verbindet man nämlich den altbekannten AMR (Anisotropic Magneto Resistance) Effekt mit dem quantenmechanischen Tunneleffekt zum TAMR (Tunnel Anisotropic Magneto Resistance), so lassen sich Änderungen des elektrischen Widerstandes um 50% erreichen, mehr als genug um ein Speicherelement zu realisieren.

In aufwendigen Computersimulationen konnte das Forschungsteam um Prof. Mohn und Dr. Sergii Khmelevskyi erstmals ein ferri-magnetisches Material beschreiben, in dem die Nutzbarkeit des vorgeschlagenen quantenmechanischen Effekts nachgewiesen werden kann. Berücksichtigt wird dabei die relativistische elektronische Struktur des Materials. Damit ist ein Weg erschlossen, der die Entwicklung einer völlig neuen Speichertechnologie auf der Basis kristalliner Festkörper ermöglicht. Aus der Sicht der Forscher_innen soll es damit schon bald möglich werden, Daten deutlich schneller und dichter als heute zu speichern.

Die Idee wurde gemeinsam mit dem Institut für Physik der Tschechischen Akademie für Wissenschaften und dem Center for Computational Materials Science der TU Wien entwickelt und ist ein Beispiel für die Bedeutung der Grundlagenforschung, wenn es um Innovation und technische Entwicklung geht.

Und Prof. Mohn wagt sogar eine Prognose, wie lange es dauern könnte, bis derartige Speicher tatsächlich verfügbar werden: "Die Halbleiterindustrie ist natürlich sehr innovativ und wenn die auf das neue System anspringen, dann kann das sehr schnell gehen. Das kann ein, zwei, drei Jahre dauern bis zur Marktreife und dann haben wir es als neues Speichermedium am Markt."