Fortschritte beim atomaren Magnetspeicher

19. April 2016, 18:28 Uhr
[ © Illustration: http://chemwiki.ucdavis.edu/]
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Das Problem bei der Herstellung eines Magnetspeichers liegt in der stabilen Magnetisierung innerhalb atomarer Dimensionen. Den Forschern von EPFL und ETHZ ist es gerade gelungen, extrem kleine, kompakte und stabile Magnete zu erzeugen, die aus dem zu den seltenen Erden gehörenden Element Holmium bestehen. Der Nachteil: Die Arbeitstemperatur von -233,15 °C, die sicher sehr niedrig, aber deutlich weniger extrem ist als dies bei den vorhergehenden Experimenten der Fall war.

Man weiß, dass die Magnete dank des Elektronen-Spins funktionieren: Eine komplizierte Bewegung, die der eines Kreisels ähnelt. Die Elektronen können dabei im Uhrzeigersinn oder gegen ihn rotieren, wodurch ein winziges Magnetfeld erzeugt wird. In einem Atom treten die Elektronen gewöhnlich paarweise mit entgegengesetztem Spin auf, so dass sich ihre Magnetfelder gegenseitig aufheben. In einem Magneten kommen die Elektronen jedoch einzeln vor, so dass ihr Spin ein Magnetfeld erzeugt.

Um diesen Effekt zum Speichern von Informationen zu nutzen, sind sehr kleine Magnete erforderlich. Hinzu kommt das Problem, dass der Restmagnetismus (magnetischen Remanenz) in einem einzelnen Atom nur sehr schwer nachzuweisen ist. Mit einzelnen Holmium-Atomen auf einer ultradünnen Magnesiumoxid-Schicht, die sich wiederum auf einer Oberfläche aus Gold befindet, konnten die Forscher aus einzelnen Atomen bestehende, mit stabiler Remanenz dotierte Magnete erzeugen.
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