Mit Hitze Daten schneller auf Festplatten speichern

teNTy · 12. Februar 2012

Mit Hitze Daten schneller auf Festplatten speichern

11. Februar 2012 20:42

Laserpuls ändert die Magnetisierung von Speichermedien mit weniger Energie als ein externes Magnetfeld

Ein internationales Forschungsteam hat einen neuen Weg gefunden, um Daten auf magnetischen Medien zu speichern. Dabei verwenden die Wissenschafter kein externes Magnetfeld, sondern setzten stattdessen auf einen Hitzepuls. Das Verfahren wäre viele hundert mal schneller als Technologien, die in heutigen Festplatten genutzt werden und hat das Potenzial, deutlich weniger Energie zu verbrauchen.

Die am Projekt beteiligten Forscher stammen aus Großbritannien, Spanien, der Schweiz, der Ukraine, Russland, Japan und den Niederlanden. Mit dem Einsatz moderner lithografischer Verfahren und hochmoderner Röntgenmikrokopie haben Wissenschafter des Paul Scherrer Instituts (PSI) in Villigen in der Schweiz wesentlich zu dem Ergebnis beigetragen. Über ihre Arbeit berichten sie in der aktuellen Ausgabe des Online-Journals "Nature Communications".

Es geht auch ohne Magnetfeld

Jeder, der die anziehenden und abstoßenden Kräfte zwischen Magneten erfahren hat, weiß dass Magnete einen Nord- und einen Südpol haben und dass gleiche Pole einander abstoßen während entgegengesetzte Pole einander anziehen. Derartige Magnete, bloß wesentlich kleiner als diejenigen, die wir aus dem Alltag kennen, werden in moderner Speichertechnologie genutzt, wie sie etwa in Computerfestplatten eingesetzt wird. In dieser Technik werden einzelne Bits (die kleinste Informationseinheit, mit nur den zwei Werten "0" oder "1") in der Ausrichtung wenige Nanometer großer Magnete gespeichert.

Bislang hat man gedacht, dass man ein externes Magnetfeld braucht, um ein Bit zu speichern, also die Ausrichtung eines solchen Nanomagneten umzukehren. So nutzen moderne Festplattenlaufwerke ein magnetisches Feld von rund einem Tesla (etwa 20.000 mal die Stärke des Erdmagnetfelds), das erlaubt, ein Bit innerhalb einiger Nanosekunden (1 Nanosekunde = 10-9 Sekunden) zu speichern. Dabei ist es technologisch sehr schwierig große Magnetfelder schnell in einem kleinen Bereich zu schalten

Mit Hitze schneller speichern

Indem sie sich die deutlich stärkeren inneren Kräfte des magnetischen Materials zu Nutze machten, konnten die Mitglieder eines multinationalen Forschungsteams nun zeigen, wie man die Ausrichtung der Magnete ändern kann, ohne ein Magnetfeld zu verwenden. Statt eines Magnetfelds haben sie einen Hitzepuls aus einem Laser genutzt. Jeder der Nanomagnete in dem Material besteht selbst aus winzigen elementaren Magneten - den Spins, die durch die so genannte Austauschwechselwirkung miteinander gekoppelt sind. Diese innere Kraft richtet die Spins in einem Material in eine gemeinsame Richtung aus, so dass das ganze Material "magnetisch" wird. Dabei hatte man bislang immer gedacht, dass Hitze eine solche magnetische Ordnung nur zerstören kann.

Nun wurde aber deutlich, dass wenn man das Material mit einem extrem kurzen Laserblitz (0,1 Pikosekunden) aufheizt, der Nanomagnet zwar zunächst aus dem Gleichgewicht gebracht und in einen Zustand versetzt wird, der weder "0" noch "1" entspricht. Dann zwingen aber die Kräfte in seinem Inneren, die durch die Austauschwechselwirkung bestimmt werden, den Magneten in einen der beiden Gleichgewichtszustände - "0" oder "1". "Dieses Verfahren macht es möglich, Tausende von Gigabytes pro Sekunde zu speichern - das ist viele hundert Mal mehr als mit heutigen Technologien. Und da man auch kein Magnetfeld benötigt, verbraucht man auch weniger Energie", so Thomas Ostler von der Universität York, der mit Hilfe von Computersimulationen vorausgesagt hat, wie ein Laserblitz auf einen Magneten wirkt und dabei Erstaunliches gezeigt hat.

Grundlage für neue Speichertechnologien

Experimentell nachgewiesen wurde der Effekt an der Universität Nijmegen mit Hilfe magneto-optischer Mikroskopie an dünnen Schichten und am Paul Scherrer Institut an mikrometergroßen Strukturen, die hier mit einem lithographischen Verfahren im Labor für Mikro und Nanotechnologie hergestellt und anschließend mit Röntgenmikroskopie an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS des PSI untersucht wurden. "Das Synchrotronlicht, das an der SLS erzeugt wird, erlaubt uns, das Verhalten von sehr kleinen Magneten zu verfolgen. Damit konnten wir auch den Einfluss eines kurzen Laserpulses auf einzelne Magnete beobachten", erklärt Frithjof Nolting, Leiter der Arbeitsgruppe Magnetismus und Mikroskopie am PSI. Die Wissenschafter sind überzeugt, dass das Verfahren die Grundlage für neue effizientere Speichertechnologien werden könnte. (red)

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Quelle:

Mit Hitze Daten schneller auf Festplatten speichern - Technik - derStandard.at › Wissenschaft

Nachlese: (ua. mit anschaulichen Grafiken!)

GOLEM.de*empfehlenswert

NATURE.com (ENGLISCH)

GIZMODO.de

PROPhysik.de *empfehlenswert

Kommentar:

Auf jedenfall interessat, da es der nächste Schritt nach den SSDs sein könnte. "Durch Beschuss mitdem Laserstrahl, tritt ein Zustand ein der weder 0 noch 1 ist .
Unsere Welt trifft immer öfters auf die Nano-/Quantenwelt, wo es keine "empirisch" nachvollziehbare Reglements zu geben scheint. Oder haben wir diese nur noch nicht erkannt und postuliert?

teNTy^

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TheFrozen · 12. Februar 2012

AW: Mit Hitze Daten schneller auf Festplatten speichern

klingt vielversprechend.....eine kleine revolution.
werd´es im auge behalten..

gz ^^

minussrator · 12. Februar 2012

AW: Mit Hitze Daten schneller auf Festplatten speichern

hört sich schon so an als ob es neue Platten geben könnten, die nochmals schneller als die SSd's sind

ich würde gerne mal wiessen wie lange es dauern wird, bis man das auf den markt bringen kann

chEEky.Monkey · 19. Februar 2012

AW: Mit Hitze Daten schneller auf Festplatten speichern

Es wäre schön wenn die SSD erstmal bezahlbar wären, bevor es damit losgeht
Aber nur zu, schneller ist besser zumindest bei der Festplatte ^^

tada · 19. Februar 2012

AW: Mit Hitze Daten schneller auf Festplatten speichern

Ich würde eher eine Forschung in Richtung Haltbarkeit wünschen.
Eine Festplatte auf der ich meine Bilder sicher speichern könnte, das
wäre eher ein Traum als super schnelle Festplatten.
Selbst SSDs sind nunmal nicht unbegrenzt haltbar.
Aber naja vielleicht kommt das noch irgendwann, dass es etwas robustes
kostengünstiges geben wird.

fatmoe · 19. Februar 2012

AW: Mit Hitze Daten schneller auf Festplatten speichern

ok, man kann viel schneller speichern, bleibt die Frage ob man auch mehr speichern kann.
Die einzelnen Bits müssen immer einen gewissen Mindestabstand haben, damit man nicht die nachbar felder mit Überschreibt!

HDD's sind aufgrund ihrer mechanischen anfällig leider kein Datenträger der Zukunft, zudem nach Studien die Magnetfeldkraft der einzelnen Bits nach 5 Jahren schon rapide sinkt!

Eine SSD hat schonmal keine mechanischen Fehleranfälligkeiten und die Physikalische Lebensdauer ist mind. 3x länger. Kostet noch erheblich mehr, wird sich aber auch ändern. (dieser neue Effekt wurde erst jetzt entdeckt und nur "Experimentell nachgewiesen", wer weiß ob es überhaupt eine Marktreife gibt).

Evtl eine Nischentechnologie, wo extrem schnelle zugriffszeiten bnötigt werden.

Der Zukunft gehört den Kristallen, in einem Zuckerwürfel wird man wohl mehrere hundert Terrabyte speichern können. Aber das ist ein anderes Thema

Prrovoss · 19. Februar 2012

AW: Mit Hitze Daten schneller auf Festplatten speichern

wenn die magnete mit diesem laser beschossen werden, wird die magnetische ausrichtung erstmal zerstört, dann gibt es natürlich kein 0 oder 1, in dem sinne, dass man binäre daten ablesen könnte. wie in dem artikel schon beschrieben, nehmen die magneten danach aber sofort wieder den zustand 1 oder 0 an.

die forschung is dem was der endnutzer vorgesetzt bekommt schon immer sehr sehr weit vorraus. solche forschungen gab es schon weit bevor die ssd überhaupt auf den markt kam.

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