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Skyrmionenspeicher

Skyrmionen Magnetspeicher

Magnetspeicher brauchen Platz. Je kleiner die magnetische Einheiten auf dem Trägermedium  sind, desto mehr Daten lassen sich darauf unterbringen. Daher wird von Physikern alles Mögliche versucht, um diese Speichereinheiten zu verkleinern.

Skyrmionen sind winzige magnetische Wirbelknoten, denen seit einigen Jahren das Interesse der Forscher gilt. Magnetische Skyrmionen sind nur wenige Nanometer groß. Sie lassen sich mit minimalen elektrischen Strömen bewegen. 2013 wiesen Physiker der Univerität Hamburg nach, dass die magnetischen Wirbel als magnetische Speichereinheiten geeignet sind. Damals erzeugten sie Skyrmionen mit der Spitze eines Rasterelektronenmikroskops (diese Spitze besteht aus nur wenigen Atomen) – allerdings bei minus 245 Grad Celsius.

Einer Forschergruppe um den Materialforscher Axel Hoffmann am Argonne National Laboratory in Lemont bei Chicago gelang es nun, Skyrmionen bei Raumtemperatur zu erzeugen und über etliche Stunden stabil zu halten.

Die Forscher entwickelten eine spezielle Nanostruktur  aus extrem dünnen Schichten von Tantal und Tantaloxid sowie einer magnetisierbaren Legierung aus Kobalt, Eisen und Bor. In diese Schichten frästen die Forscher auf photolithografischem Weg mikroskopisch kleine Streifen, die an einer Stelle stark verengt wurden. Dann wurde die Struktur einem senkrecht wirkenden Magnetfeld von einem halben Tesla Stärke ausgesetzt. Durch kurze Strompulse  entstanden magnetisierte Bereiche, die die Forscher in Stromrichtung bewegen konnten. Wenn diese magnetisierten Stellen einen der in der Schichtstruktur eingefrästen Engpässe erreichen, werden Skyrmionen erzeugt. Die magnetischen Wirbel haben eine Größe von ungefähr 15 Atomen (gängige Festplatten benötigen etwa eine Million Atome, um ein Bit zu speichern) und sind sehr stabil: bei Raumtemperatur mindestens acht Stunden.

Diese Langlebigkeit der Skyrmionen könnte zur Entwicklung von neuen magnetischen Speichermedien führen.

Bildquelle: Karin Everschor-Sitte and Matthias Sitte / wikipedia  – Lizenz CC3