Magnetspeicher mit Licht füllen:
Durchbruch bei Antiferromagneten

Ein deutsch-japanisches Forscherteam hat einen wichtigen Fortschritt bei der Nutzung von Antiferromagneten erzielt. Der Erfolg kann zu deutlich besseren und vor allem effizienteren Magnet-Speichersystemen führen.

Direkte Integration in optische Netze

Den Wissenschaftlern gelang es erstmals, magnetische Informationen ausschließlich mithilfe ultrakurzer Laserpulse zu schreiben. Elektrische Ströme oder externe Magnetfelder wurden nicht mehr benötigt. Die Ergebnisse des Forschungsprojekts wurden in der Fachzeitschrift Nature Materials veröffentlicht.

Antiferromagnetische Materialien gelten seit Jahren als vielversprechende Kandidaten für zukünftige Datenspeicher. Im Vergleich zu herkömmlichen magnetischen Speichermedien reagieren sie deutlich schneller und sind weniger anfällig für Störungen von außen. Ein zentrales Problem bestand bislang jedoch darin, ihre magnetischen Zustände gezielt und zuverlässig zu steuern.


Das Forschungsteam um den Experimentalphysiker István Kézsmárki entwickelte nun einen neuartigen Ansatz. Anders als bei bisherigen Verfahren wird nicht die Polarisation des Lichts zur Steuerung genutzt, sondern die Ausbreitungsrichtung der Laserpulse. Durch gezielte Bestrahlung lassen sich unterschiedliche magnetische Zustände im Material erzeugen und gezielt umschalten. Auf diese Weise können Informationen geschrieben werden. Die gespeicherten Daten lassen sich anschließend auch wieder rein optisch auslesen.

Nach Angaben der Forscher arbeitet die Methode im für die Telekommunikation üblichen Wellenlängenbereich. Dadurch könnte sie künftig direkt mit bestehenden optischen Netzwerken kombiniert werden. Dies eröffnet die Möglichkeit, optische Datenübertragung und magnetische Datenspeicherung enger miteinander zu verknüpfen und dabei sowohl die Geschwindigkeit als auch die Energieeffizienz zu steigern.

Fortschritt für Datenzentren

Darüber hinaus konnte das Team zeigen, dass sich komplexe magnetische Muster gezielt in das Material einschreiben lassen. Die erzeugten Informationen bleiben auch nach wiederholten Schaltvorgängen stabil erhalten. Diese nichtflüchtige Speicherung gilt als grundlegende Voraussetzung für den praktischen Einsatz neuer Speichertechnologien, da die Daten auch ohne kontinuierliche Energiezufuhr erhalten bleiben.

Langfristig sehen die Wissenschaftler in ihrem Ansatz großes Potenzial für die Entwicklung leistungsfähiger Informations- und Speichersysteme. Daten könnten zukünftig direkt mit Licht geschrieben und in magnetischen Materialien gespeichert werden, ohne den Umweg über elektrische Signale. Insbesondere für Rechenzentren, Kommunikationsnetze und andere datenintensive Anwendungen verspricht dies deutlich höhere Verarbeitungsgeschwindigkeiten bei gleichzeitig geringerem Energieverbrauch.


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