28.10.2022

Förderung für chirale Datenspeicher

Kopplung chiraler Spinstrukturen für schnellere und kleinere Datenspeicher der Zukunft.

Forschende der Johannes Gutenberg-Universität Mainz verfolgen einen völlig neuen, unkonven­tionellen Ansatz, um die Verarbeitung und insbesondere die Speicherung von Daten zu verbessern. Dafür erhalten sie jetzt zusammen mit ihren Partnern von der Hebrew University of Jerusalem die Unterstützung der Carl-Zeiss-Stiftung (CZS). Bei der erstmaligen Vergabe von Fördermitteln der „CZS Wildcard“ zählt das inter­disziplinäre Forschungs­team zu den insgesamt fünf geförderten Projekten, die sich in einem frühen Entwicklungs­stadium befinden und besonders innovativ sind. Die Idee des Teams aus Mainz und Jerusalem sieht vor, zwei Arten von Chiralität zu koppeln und damit neue Datenspeicher zu entwickeln, die schneller, kleiner und effizienter sind.

Abb.: Illustration von zwei chiralen Molekülen auf chiralen Spinstrukturen in...
Abb.: Illustration von zwei chiralen Molekülen auf chiralen Spinstrukturen in einer magnetischen Dünnschicht. (Bild: A. Wittmann)

Chiralität bezeichnet zwei Varianten, die sich wie ein Bild und sein Spiegelbild verhalten – sie können nicht zur Deckung gebracht werden. „Wir haben uns von der Natur inspirieren lassen, wo Chiralität häufig vorkommt. Sie kann hier wie ein Filter wirken und Funk­tionalität auf kleinstem Raum sicher­stellen,“ sagt Angela Wittmann vom Mainzer Institut für Physik , die Sprecherin des Forschungs­projekts mit der Bezeichnung „HYMMS – Hybrid chiral Molecule-Magnetic Systems“. Die Gruppe erhält dafür in den kommenden zwei Jahren von der Carl-Zeiss-Stiftung eine Förderung in Höhe von 750.000 Euro.

Die Beteiligten aus der Festkörperphysik, der experimentellen Atomphysik und der molekularen Chemie werden dazu chirale Spinstrukturen, die vor Kurzem erst entdeckt wurden, nutzen. Diese Skyrmionen haben einen chiralen Wirbel­effekt, weshalb die Magneti­sierung relativ robust ist und nicht so schnell gelöscht werden kann. Sie sollen in dem Projekt mit der Chiralität von Molekülen gekoppelt werden. Eine solche Kopplung würde den Erwartungen zufolge ein einzig­artiges, flexibles, kontrollier­bares und effizientes Mittel für die Manipulation von Spin­strukturen bieten.

„Mit einem chiralen Molekül könnte die Spinstruktur in einer magnetischen Dünnschicht zum Beispiel von rechts- auf linksdrehend umgeschaltet werden“, so Wittmann. Die chiralen Moleküle, die mit ihrer Helix­struktur an die DNA erinnern, wirken dann wie ein Filter: Elektronen mit einer bestimmten Ausrichtung können passieren, andere werden zurück­gehalten. Wie diese Wechselwirkung genau funktioniert, soll mithilfe von hoch­entwickelter Sondierungs­technik untersucht werden. „Wir halten das Projekt für bahnbrechend, weil es diese beiden unterschiedlichen Arten von Chiralität kombiniert“, sagt Wittmann. Das Team sieht reale Chancen, dass der unkonven­tionelle Ansatz spintronische Bauelemente der nächsten Generation hervorbringt, die in neuartigen Speichern, Logik- und Sensorgeräten und in nicht-konven­tionellen Computern Verwendung finden könnten. 
 

JGU Mainz / JOL

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