Magnetischer Datenspeicher der Zukunft

Das ständig fortschreitende Wachstum der Festplattenkapazitäten ist nur möglich durch eine Erhöhung der Speicherdichte und damit der Miniaturisierung jedes einzelnen Bits. In konventionellen Festplatten wird das Schreiben/Lesen von Bits über magnetische Felder realisiert. Ist die Datendichte jedoch zu hoch, beeinflusst das Magnetfeld beim Schreiben eines Bits auch benachbarte Bits. Datenverlust ist die Folge.

Das Verfahren der Forschergruppe „Rastersondenmethoden“ an der Uni Hamburg kommt ohne magnetische Felder aus. Gleichzeitig würden so höchste Speicherdichten ermöglicht, so die Forscher. Sie bedienen sich dabei eines Werkzeugs aus der Nanotechnologie – das so genannte spinpolarisierte Rastertunnelmikroskop. Hierbei wird durch Verwendung einer metallischen Sondenspitze mittels Tunnelstrom berührungsfrei eine magnetische Oberfläche lokal untersucht. Dieses Verfahren soll eine extrem hohe Auflösung bis hin zur Abbildung der magnetischen Eigenschaften einzelner Atome bieten.

Erstmals gelang es nun den Forschern, die magnetischen Zustände nicht nur atomgenau abzubilden, sondern auch gezielt auf der Nanometerskala zu schalten. Sie untersuchten dafür kleinste Nanoinseln, die aus gerade mal einhundert Atomen bestehen. Bei niedrigen Tunnelströmen von einigen Nanoampere zwischen Sondenspitze und Nanoinsel schalten diese thermisch. Erhöht man den Strom mit derselben Sondenspitze auf einige Mikroampere, lassen sich die Inseln bestimmte Magnetisierungsrichtungen aufzwingen. Durch gleichzeitige Variation der angelegten Spannung kann die Magnetisierung dann gezielt in die Bitzustände 0 und 1 geschaltet werden.

Dieses „strominduziertes Schalten der Magnetisierung“ könnte in absehbarer Zukunft das Speichern und Auslesen von Informationen in einzelne magnetische Atome ermöglichen. Neue Festplattentechnologien mit Speicherdichten von bis zum Zehntausendfachen heutiger Festplatten wären dann möglich. (dsc)