Durchbruch bei Magnet-Speichermedien
Forschern der Universität Hamburg und des Forschungszentrums Jülich ist ein entscheidender Durchbruch bei der Analyse magnetischer Strukturen auf atomarer Ebene gelungen.
Damit können nun erstmals neben einzelnen Atomen und Elektronenladungen auch die magnetischen Eigenschaften in atomaren Dimensionen sichtbar gemacht werden.
Einzelne Atomlage sichtbar gemacht
Wie in dem Wissenschaftsmagazin "Science" [9. Juni] berichtet,
konnte im Rahmen einer Zusammenarbeit der Arbeitsgruppe von Prof.
Roland Wiesendanger vom Zentrum für Mikrostrukturforschung der
Universität Hamburg und der Arbeitsgruppe von Stefan Blügel vom
Forschungszentrum Jülich erstmals eine einzelne Atomlage eines
speziellen mangetischen Materials, bei dem jeweils die einzelnen
atomaren Elementarmagnete auf benachbarten Plätzen entgegengesetzt
ausgerichtet sind, mit Hilfe eines neuen magnetisch sensitiven und
atomar auflösenden Mikroskopieverfahrens direkt abgebildet werden.
Science MagazineMillionenfache Steigerung
Obgleich zunächst ein fundamentaler Beitrag zur Grundlagenforschung, zeichnen sich bereits heute Anwendungsmöglichkeiten ab. Ziel ist es, die magnetischen Strukturen auf atomarer Skala gezielt zu verändern.
Dann könnte eine völlig neue Generation magnetischer Speichermedien verfügbar werden, die die Kapazität heutiger Speicher millionenfach übertrifft.
Grundlage Rastertunnelmikroskop
Grundlage des neuen magnetisch-sensitiven Abbildungsverfahrens
stellt das Rastertunnelmikroskop dar, das 1982 von Prof. Gerd Binnig
und Heinrich Rohrer [Nobelpreis für Physik 1986] am
IBM-Forschungslabor in Zürich entwickelt wurde. Dieses nutzt das
Tunneln von Elektronen zwischen einer atomar scharfen Metallspitze
und einer leitfähigen Probe bei Abständen im Bereich von millionstel
Millimetern, um atomare Landschaften und Elektronenverteilungen in
Metallen und Halbleitern direkt darzustellen. Dabei werden keine
Linsensysteme benötigt wie bei herkömmlichen Mikroskopen. Auch die
Energie der Elektronen kann im Vergleich zur herkömmlichen
Elektronenmikroskopie und zur Röntgenmikroskopie millionenfach
kleiner gewählt werden und schädigt somit nicht das zu untersuchende
Material.
RastertunnelmikroskopDerzeit ohne Konkurrenz
Derzeit gibt es kein konkurrierendes magnetisch-sensitives Abbildungsverfahren, das eine vergleichbare Leistungsfähigkeit aufweist.
Entsprechend groß ist das Interesse zahlreicher Firmen, die auf dem Gebiet der Magnetspeichertechnologie sowie der magnetischen Sensorik arbeiten.
Hoch gesteckte Ziele
Ziel für die Zukunft ist jedoch nicht nur die Nutzung der
analytischen Möglichkeiten der neu entwickelten Technik, sondern
insbesondere die Konzeption einer vollkommen neuen Generation
magnetischer Datenspeicher, bei denen die einzelnen
Informationseinheiten [Bits] millionenfach kleiner sind. Um dies zu
erreichen, müssen die magnetischen Zustände auf atomarer Ebene
direkt ausgelesen werden können, was zurzeit nur in Hamburg
beherrscht wird. In enger Kooperation mit der Industrie soll nun
dieses neue Speicherkonzept weiter verfolgt werden.
Abteilung Physik an der Universität Hamburg