Racetrack-Datenspeicher
Mehr Speicherkapazität bei geringerem Energieverbrauch
Ein zukunftsweisendes Konzept künftiger Datenspeicher stellen die sogenannten Racetrack-Speicher dar, nanoskopisch kleine Magnetstreifen (Racetracks) auf denen Informationen über magnetische Nano-Objekte gespeichert sind, wie magnetische Wirbel, die sogenannten Skyrmionen und Antiskyrmionen.
Auf den Racetracks könnten Informationen über die An- oder Abwesenheit gleichartiger mikroskopisch kleiner magnetischer Wirbel gespeichert werden.
„Indem man mehrere Racetracks übereinanderstapelt, erhöht sich die Speicherkapazität drastisch verglichen mit solid-state drives (SSD) oder hard disk drives (HDD). Weiterhin arbeitet der Racetrack-Speicher mit einem Bruchteil der Energie herkömmlicher Speichereinheiten. Er ist wesentlich schneller, kompakter und zuverlässiger“, erklärt Prof. Dr. Stuart Parkin, Direktor des MPI für Mikrostrukturphysik in Halle und Alexander von Humboldt-Professor an der MLU.
„Skyrmionen und Antiskyrmionen sind ‚entgegengerichtete’ magnetische Wirbel. Bis vor Kurzem ging man davon aus, dass diese beiden Objekte nur in unterschiedlichen Materialklassen auftreten können”, erklärt Prof. Dr. Ingrid Mertig vom Institut für Physik der MLU. Das Forschungsteam der Max-Planck-Institute in Halle und Dresden und der MLU hat nun jedoch entdeckt, dass Skyrmionen und Antiskyrmionen unter bestimmten Bedingungen sogar in ein und demselben Material koexistieren können. Dr. Börge Göbel, wissenschaftlicher Mitarbeiter in Mertigs Forschungsgruppe, lieferte die theoretische Erklärung für die unerwartete Entdeckung, die von Jagannath Jena aus Parkins Gruppe gemessen wurde. Die verwendeten Materialien, sogenannte Heusler Verbindungen, wurden von Dr. Vivek Kumar in der Gruppe von Prof. Dr. Claudia Felser am MPI in Dresden hergestellt.
Bislang wurde übersehen, dass die einzelnen Magnete einer Probe (die sogenannten „magnetischen Dipole) auch über die Dipol-Dipol-Wechselwirkung miteinander interagieren, die die Entstehung von Skyrmionen begünstigt, weshalb jedes „Antiskyrmionen-Material“ im Prinzip auch Skyrmionen aufweisen kann, allerdings nicht umgekehrt. Momentan können Skyrmionen und Antiskyrmionen allerdings nur bei einer bestimmten, niedrigen Übergangstemperatur koexistieren. Ein Bit-Sequenz könnte hier als Folge von Skyrmionen („1“-Bit) und Antiskyrmionen („0“-Bit) gebildet werden. Die Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
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