Heiße Speichertechnik

Temperaturveränderungen helfen dabei, magnetisch gespeicherte Daten schneller und effizienter zu verarbeiten. Physiker der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und des Max-Planck-Instituts für Mikro­struktur­physik in Halle haben herausgefunden, wie sich moderne Speicher­medien durch den Einsatz einer bestimmten Material­klasse verbessern lassen. Die speziellen magnetischen Eigenschaften dieser Stoffe sorgen dafür, dass die Speicher bei Temperatur­veränderungen noch schneller und energie­sparender arbeiten.

„In elektronischen Geräten entsteht immer Wärme. Diese weiter­zuverwenden, birgt ein großes Potential für die Entwicklung neuartiger und energie­sparender Elektronik", sagt Alexander Sukhov vom Institut für Physik der MLU. Seit Jahren arbeiten Physiker, auch die Arbeits­gruppe des halleschen Forschers Jamal Berakdar, an einem Verfahren, um moderne Speicher mit Hilfe von thermischer Energie und nicht etwa von Elektrizität zu betreiben. Ein Problem dabei ist die relativ langsame Reaktions­zeit von Daten­trägern bei Temperatur­veränderungen. Eine schnelle thermische Elektronik lässt sich laut den Berechnungen der Forscher­gruppe durch den Einsatz von speziellen Magneten umsetzen. Diese verändern bei einem Temperatur­gefälle, also unterschiedlichen Temperaturen am Anfang und am Ende des Materials, ihre magnetischen Eigenschaften.

Ihre Überlegungen haben die Physiker mit einer Simulation am Beispiel sogenannter Racetrack-Speicher getestet. Diese Speicher sind im Gegensatz zu klassischen Speichern nicht zwei-, sondern drei­dimensional aufgebaut. Sie bestehen aus Milliarden von ferro­magnetischen Drähten, auf denen die einzelnen Speicher­bits in magnetischen Domänen gespeichert werden. Anders als bei klassischen Festplatten gibt es aber keinen mobilen Lese- oder Schreibkopf, der über die Speicher­oberfläche wandert und die Daten ausliest. Auch die Drähte sind fest fixiert. Stattdessen bewegen sich die Magnet­domänen, also die Bits auf dem Speicher, durch das Temperatur­gefälle. Die Schreib-Lese-Geschwindigkeit dieser thermischen Racetrack-Speicher ist somit durch die Domänen­geschwindigkeit bestimmt. Der jetzige Befund zeige, so Berakdar, dass eine schnelle Domänenbewegung und damit auch eine effiziente thermische Elektronik möglich sind, wenn geeignete Materialien und Verbund­stoffe zum Einsatz kommen.

MLU / DE