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Stuttgarter Max-Planck-Forscher entdecken neue Möglichkeiten für Magnetspeicher
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Metallforschung in Stuttgart haben einen neuen Mechanismus entdeckt, mit dem man kleinste magnetische Strukturen - sogenannte Vortex-Kerne - mit schwachen Magnetfeldern schnell und verlustfrei umschalten kann. Bislang brauchte man dazu sehr starke Magnetfelder, was einen großen technischen Aufwand bedeutet. Die neue Methode eröffnet möglicherweise neue Möglichkeiten in der magnetischen Datenspeicherung.
Kleinste Magnetstrukturen, die wenige Millionstel Millimetern messen, stoßen seit etwa zehn Jahren auf ein wachsendes Interesse in Wissenschaft und Technik - vor allem wegen möglicher Anwendungen in Magnetspeichern. In solchen Strukturen tritt ein faszinierendes quantenmechanisches Phänomen auf: Der Vortex-Kern, der schon seit 40 Jahren theoretisch vorhergesagt wurde, aber erst vor vier Jahren im Experiment nachgewiesen werden konnte. In kleinen magnetischen Plättchen schließen sich die magnetisierten Bereiche oft zu ebenen geschlossenen Magnetkreisen zusammen, die man Vortices nennt (Singular: Vortex). Stellt man sich vor, man würde mit einem atomgroßen Kompass in einem Vortex spazieren gehen, dann würde die Kompassnadel immer in die Ebene zeigen - es sei denn, man nähert sich der Mitte des Vortex, seinem Kern: Dort erheben sich die atomaren magnetischen Kompassnadeln aus der Oberfläche und es entsteht auf kleinstem Raum (auf einem Radius von etwa 20 Atomen) das größte im Material mögliche Magnetfeld.
Die Magnetnadel kann im Vortex-Kern entweder nach oben oder nach unten zeigen. Will man diese Orientierung zur magnetischen Datenspeicherung nutzen, hat man aber mit der für Vortexstrukturen typischen enormen Stabilität zu kämpfen: Bisher brauchte man sehr hohe externe Magnetfelder von etwa einem halben Tesla, um die Orientierung des Vortex-Kerns umzudrehen. Das ist etwa ein Drittel des Feldes, das der stärkste Dauermagnet liefern kann.
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