Die spezielle Anordnung von vier Löchern („Antidots“) in einer Schicht aus Kobalt erlaubt bereits 15 unterschiedliche Typen von Zahlenkombinationen für die Programmierung, wie Forscher am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) berechnet haben. Grafik: HZDR
Rantej Bali vom Zentrum Rossendorf will mit magnetischen Kobalt-Netzen neue Horizonte für die Computer- und Sensortechnologie öffnen
Dresden, 3. Februar 2017. Dr. Rantej Bali vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) hat gemeinsam mit Kollegen aus Deutschland, Singapur und Australien einen Weg gefunden, um magnetische Nano-Lochgitter („Antidots“) bei Zimmertemperatur zu programmieren – und zwar so, dass sie die eingegebenen Informationen nicht „vergessen“. Perspektivisch könnte dies „neue Wege für die Computertechnik und Sensortechnologie eröffnen“, schätzt der 35-jährige Materialwissenschaftler aus Indien ein.
Kollegen aus Singapur stellen Nanonetz mit Chipfabriktechnik her
Für die Programmierung der magnetischen Eigenschaften in einer dünnen Schicht aus dem Metall Kobalt entwarf der Physiker Dr. Rantej Bali vom HZDR zusammen mit Wissenschaftlern aus Singapur und Australien eine spezielle Gitterstruktur. Diese stellten seine Kollegen von der National University in Singapur in einem photolithographischen Prozess her, wie er auch in heutigen Chipfabriken benutzt wird. Im Ergebnis entstanden jeweils etwa 250 Nanometer (Millionstel Millimeter) große Löcher, sogenannte Antidots, die sich in regelmäßigen Abständen – mit jeweils 150 Nanometer breiten Zwischenräumen – in der Schicht anordneten. Dabei achteten die Spezialisten aus Singapur gemäß den Entwürfen aus Dresden darauf, dass das Metall-Netz ungefähr 50 Nanometer dünn ist, damit es stabil programmierbar wird.
Drei Magnetzustände pro Loch einstellbar
In diesen besonderen Abmessungen zeigte das Antidot-Gitter aus Kobalt interessante Eigenschaften: Das Team um Dr. Bali fand heraus, dass sich mit Hilfe eines von außen angelegten, magnetischen Feldes drei verschiedene magnetische Zustände um jedes Loch herum einstellen lassen. Die Wissenschaftler nennen diese Zustände „G“, „C“ und „Q“ – anders als heutige Computerchip-Schalter, die nur die zwei Zustände 0 oder 1 kennen. Diese Anordnung könnte für Computer genutzt werden, die mit Spinwellen statt mit elektrischem Strom arbeiten. „Spinwellen kann man sich ähnlich wie La-Ola-Wellen in einem Fußballstadion vorstellen. Die Welle pflanzt sich zwar durch das Stadion fort, die einzelnen Zuschauer, in unserem Fall die Elektronen, aber bleiben auf ihren Sitzplätzen“, erläutert Dr. Bali. Solche Spinwellen-Logikchips dürften weit weniger Strom verbrauchen als heutige Prozessoren, da keine elektrischen Ströme fließen müssen.
Autor: Heiko Weckbrodt
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