Magnetische Datenspeicher verbessert

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Forscher des Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) haben eine neue Struktur aus magnetischen Materialien entwickelt. Sie eignet sich als magnetisches Ventil für Datenspeicher der neuesten Generation und nutzt Effekte der sogenannten Spintronik. Dabei werden neben der Ladung auch die magnetischen Eigenschaften der Elektronen für die Datenverarbeitung und -speicherung genutzt.

Heutzutage sind Datenspeicher entweder flüchtig oder nicht. Bei ersteren geht die Daten verloren, wenn man das Gerät ausschaltet – bei letzteren bleibt sie typischerweise für Jahre erhalten. Wegen thermischer Effekte sind sie nach etwa zehn Jahren aber ebenso nicht mehr brauchbar. Insbesondere wenn die Bits und Bytes nur noch einige Nanometer groß sind, verlieren sie an Stabilität. Ist die Richtung der Magnetisierung erst einmal verlorengegangen, kann sie kaum mehr in den Originalzustand zurückversetzt werden. Das führt unwiederbringlich zum Datenverlust.

Der lässt sich mit der neuen Erfindung – dem Spin-Ventil – nun vermeiden. Durch das Steuern der magnetischen Eigenschaften der harten ferrimagnetischen Schicht lassen sich RAM-Speicherbausteine herstellen, bei denen sich die Lebensdauer der gespeicherten Daten beliebig für Wochen, Monate oder Jahre einstellen lässt. Danach lässt sich die magnetische Orientierung wieder in den ursprünglichen Zustand zurückversetzen, was die Lebensdauer der Information gegenüber der eines nichtflüchtigen MRAMs deutlich erhöht. MRAMs sind in der Mikroelektronik zwar hoch begehrt, konnten sich aber wegen zu hoher Kosten und technischer Probleme bislang noch nicht am Markt durchsetzen.

Mit dem von Florin Radu, Physiker am Institut Komplexe Magnetische Materialien des Helmholtz-Zentrum Berlin, und seinen Kollegen entwickelten Spin-Ventil lassen sich nun elektronische Geräte konstruieren, die ähnlich wie bei der MRAM-Technik sofort nach dem Einschalten betriebsbereit sind und deren Datenspeicher sich praktisch unendlich oft wieder beschreiben lassen. Die Wissenschaftler haben ihre Ergebnisse jetzt im Fachmagazin ‘Nature Communications‘ veröffentlicht (DOI: 10.1038/ncomms1728).

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