Archiviertes Physik-Kolloquium:

26. Apr. 2012, 16:15 Uhr, Gebäude NW1, Raum H3

Habilitationsvortrag: Das kleinste Bit der Welt - Neue Methoden der magnetischen Datenspeicherung

Dr. Kathrin Sebald, IFP, Universität Bremen

Das Bit, welches die kleinste Informationseinheit zur Speicherung von Daten darstellt, ist das zentrale Element unserer heutigen Computerindustrie. In den letzten Jahrzehnten basierte die Weiterentwicklung der Computerindustrie u.a. auf der Realisierung immer kleinerer Speichermedien. Dabei folgte die Entwicklung dem Mooreschen Gesetz, nach dem man eine Verdopplung der Speicherdichte ca. alle zwei Jahre erwartet. Im Zuge der Miniaturisierung von Speichermedien benötigt man mittlerweile für ein Bit nur noch ca. eine halbe Millionen ferromagnetische Atome. Durch die Ausrichtung der magnetischen Momente der Atome wird dem Bit langzeitstabil die Information Null oder Eins aufgeprägt. Doch diese herkömmlichen Technologien nähern sich physikalischen Grenzen wie dem superparamagnetischen Limit, welches für kleine ferromagnetische Partikel keine dauerhafte Orientierung der Magnetisierung zulässt. In diesem Vortrag wird nun ein kürzlich publizierter Ansatz der Wissenschaftler S. Loth et al. (Science 335, 196 (2012)) präsentiert, bei dem die Gruppe den umgekehrten Weg wählte und untersuchte, wie viele Atome man für ein Bit benötigt. Dabei reihten sie mittels eines Rastertunnelmikroskops einzelne Eisenatome zu Ketten an. So konnten sie ein Bit mit nur 12 Atomen realisieren, welches seinen vorgegebenen magnetischen Zustand bei T=5 K für 17 Stunden beibehalten konnte. Die Eisenatome gingen dabei eine antiferromagnetische Ordnung ein, bedingt durch die Wechselwirkung mit dem Substrat. Diese Ordnung ist ebenfalls für die magnetische Datenspeicherung vorteilhaft, da das Material nach außen magnetisch neutral erscheint und sich so die einzelnen Speicherelemente viel dichter platzieren lassen. Mit ihren Experimenten haben die Wissenschaftler nicht nur den kleinsten magnetischen Datenspeicher der Welt gebaut, sondern auch ein ideales Testsystem für den Übergang von der klassischen zur Quantenphysik geschaffen, da sie in der Lage sind, die Quanteneffekte durch Form und Größe der Eisenatomreihen gezielt zu beeinflussen.