Magnetische Nano-Speicher
Elektronenstrahlen können Skyrmionen erzeugen, zerstören und ihre magnetischen Eigenschaften ändern.
Nahezu alle modernen Speichermedien basieren auf Magneten und magnetischen Eigenschaften. Weil technische Geräte immer kleiner werden, müssen auch ihre Speicher weiter schrumpfen. Forscher der Uni Halle-
Abb.: Die beiden oberen Grafiken zeigen die stabilen Zustände auf der Nanoscheibe, der Farbcode stellt die Richtung der Magnetisierung in der Ebene dar. In der unteren Grafik stellen die goldenen Pfeile unterhalb des Skyrmions das Magnetfeld des Strompulses dar, der zum Umschalten führt. (Bild: A. Schäffer / U. Halle-
Für ihre Arbeit stellten die Forscher Berechnungen zu speziellen magnetischen Phänomenen an, den Skyrmionen. „Das Besondere an diesen Quasiteilchen ist, dass sie sich in einem sehr stabilen, topologisch geschützten Zustand befinden und daher eine geringe Anfälligkeit gegenüber externen Einflüssen wie Temperaturen oder Erschütterungen aufweisen", sagt Alexander Schäffer von der der Uni Halle-
Doch diese Stabilität ist auch ein Nachteil. „Skyrmionen sind erst schwer zu erzeugen und dann auch schwer zu verändern“, so Schäffer weiter. Hermann Dürr von der Stanford University zeigte in einer früheren Studie, dass es grundsätzlich möglich ist, mit gezielten Elektronenstrahlen magnetische Strukturen und Domänen zu manipulieren und auch, welche Begrenzungen es dafür gibt. Speziell die hohe Geschwindigkeit, mit der die Manipulation der magnetischen Struktur erfolgt, setzt die neue Methode gegenüber der herkömmlichen Datenspeicherung ab.
Das Team wollte herausfinden, ob sich auf ähnliche Art und Weise auch Skyrmionen verändern lassen, sodass man damit Lese- und Schreib- oder Löschfunktionen wie bei einer Festplatte realisieren kann. Dazu stellten sie verschiedene Berechnungen an. Es zeigte sich, dass sich die Eigenschaften von Skyrmionen mit hochpräzisen, schnellen Elektronenstrahlen gut ändern lassen können. „Wir konnten nachweisen, dass Elektronenstrahlen gut dafür geeignet sind, Skyrmionen zu erzeugen, zu zerstören oder ihre magnetischen Eigenschaften zu verändern“, fasst Schäffer zusammen. Die Berechnungen könnten dabei helfen, Skyrmionen für neuartige Speichermedien nutzbar zu machen. Zunächst müssten die Ergebnisse aber experimentell und für größere Flächen überprüft werden.
MLU / RK
