Neue Transistoren sollen ohne fließende Elektronen funktionieren

Forscher der Technische Universität Kaiserslautern haben den Einsatz einer völlig neuen Art von Transistoren für zukünftige Computer-Generationen vorgeschlagen. Diese sollen nicht mehr auf Grundlage durchfließender Elektronen funktionieren. Grundlage für das neue Konzept ist die Erkenntnis, dass eine Störung der lokalen magnetischen Ordnung sich in einem Material wie eine Welle ausbreiten kann. Die kleinste physikalische Einheit dieser so genannten Spin-Welle ist das Magnon, die in der Informationsverarbeitung prinzipiell die Rolle von Elektronen einnehmen können, heißt es in einer Veröffentlichung in der Nature Communications.

Diese Technologie eröffnet nach Ansicht der Forscher einen Zugang zu einer neuen Generation von Computern, bei denen eine Datenverarbeitung ohne die Bewegung von Partikeln wie Elektronen erfolgt. Dies sollte der Theorie zufolge mit einer Verminderung von Hitzeverlusten und einem geringeren Energieverbrauch einhergehen. Außerdem führen die besonderen Eigenschaften von Magnonen voraussichtlich zu einer drastischen Zunahme von Geschwindigkeit und Effizienz.

Im Zuge ihrer Arbeit haben die Kaiserslauterer Wissenschaftler bereits einen Transistor entwickelt, der einzig mit Magnonen funktioniert. In dem Bauteil beobachteten die Forscher eine Wechselwirkung zwischen zwei Magnonenströmen, die äußerst effizient war. Dies konnte durch die Verwendung eines künstlichen magnetischen Materials, eines magnonischen Kristalls, noch weiter verstärkt werden.

Das hier gezeigte physikalische Konzept der gegenseitigen Kontrolle von Magnonen kann bei einer Weiterentwicklung der Technologie in der Zukunft bei der Entwicklung von magnetischen Prozessoren auf der Basis eines einzelnen Chips genutzt werden. Den Berechnungen auf Grundlage der Beobachtungen zufolge lassen sich so voraussichtlich Rechner konstruieren, die ein Vielfaches der heute möglichen Datenmengen verarbeiten können.