Energiesparende Datenspeicher
Neues Material behält besondere magnetische Eigenschaften auch bei Raumtemperatur.
Forscher des Paul-Scherrer-Instituts in der Schweiz haben ein neues Material geschaffen, das ein großes Potenzial für zukünftige Speichermedien hat. Es handelt sich um ein magnetoelektrisches multiferroisches Material, dass seine nötigen magnetischen Eigenschaften auch bei Raumtemperatur behält und damit für den Einsatz im Alltag taugt. Magnetoelektrische multiferroische Materialien sind äußerst selten. In ihnen sind die magnetischen und elektrischen Eigenschaften aneinander gekoppelt. Die magnetischen Eigenschaften des Materials lassen sich steuern, indem ein elektrisches Feld angelegt wird. Elektrische Felder lassen sich einfacher und energiesparsamer erzeugen als magnetische Felder. Wird ein elektrisches Feld an magnetoelektrische Multiferroika angelegt, wirkt dieses auf die elektrischen Eigenschaften des Materials.
Abb.: Magnetische Spiralen, mit Neutronen sichtbar gemacht. Die Grafik zeigt die Intensität der von der Materialprobe abgelenkten Neutronen. Die zwei gelbgrünen Linien sind die Signatur der magnetischen Spiralen und sind im Temperaturbereich von 2 bis 310 Kelvin sichtbar. (Quelle: M. Morin et al. / NPG)
Heutige Computerfestplatten speichern die Daten in Form magnetischer Bits, die durch Anlegen eines magnetischen Feldes geschrieben werden. Demgegenüber hätten Speichermedien auf der Basis von Multiferroika einige Vorteile: Die magnetische Datenspeicherung würde durch Anlegen einer elektrischen Spannung erfolgen, was deutlich weniger Energie benötigen würde. Die Geräte würden weniger Abwärme produzieren und hätten daher auch einen geringeren Bedarf an Kühlung. Allerdings konnten bisher fast ausschließlich Materialien geschaffen werden, die sich bei sehr tiefen Temperaturen von typischerweise minus 200 Grad Celsius multiferroisch verhalten. Das neue Material der PSI-
Erreicht haben die Forschenden ihr neues Material, indem sie sowohl die chemische Zusammensetzung des Materials als auch den genauen Herstellungsprozess maßschneiderten. Schließlich zeigte sich: Das Material mit der chemischen Formel YBaCuFeO5 ist geeignet und zeigt dann die besten Ergebnisse, wenn es erst hoch erhitzt und dann extrem rasch und sehr stark abgekühlt wird. Bei der hohen Temperatur ordnen sich die Atome so an, wie es für die Anwendung dienlich ist. Die rasche Abkühlung friert dann diese Anordnung quasi ein. Die PSI-
Seine Eigenschaften verdankt das neue Material magnetischen Spiralen auf der Ebene der Atome. Die winzigen Spiralen sorgen für die Kopplung des Magnetismus und der Ferroelektrizität. In den meisten Materialien jedoch verschwinden die magnetischen Spiralen, wenn das Material wärmer als rund minus 200 Grad Celsius wird.
PSI / RK
