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Magnetism goes Nano - Wie PCs immer kleiner werden

36. IFF-Ferienschule im Forschungszentrum Jülich

[28. Februar 2005]

Jülich, 28. Februar 2005 - Nanotechnologie ist die Zukunft, und schon heute gilt: Je kleiner desto besser. Magnetismus hingegen ist seit jeher ein faszinierendes und bedeutendes Phänomen, wie nicht zuletzt die Computertechnologie demonstriert. Magnetismus trifft Nano: Welche Bedeutung diese anziehende Kombination für Wissenschaft und Industrie hat, das konnten in den letzten zwei Wochen die 269 Teilnehmer in der 36. Internationalen IFF-Ferienschule erfahren. Zu diesem einmaligen Intensivkurs hatten die Wissenschaftler des Instituts für Festkörperforschung (IFF) Studenten und interessierte Kollegen aus der ganzen Welt nach Jülich eingeladen.

In der IFF-Ferienschule beschäftigten sich die Studenten dieses Jahr eingehend mit den Grundlagen, Problemen und Möglichkeiten eines hochaktuellen Gebiets. "Es ist in Zukunft sicherlich eine Herausforderung, Magnetismus und magnetische Phänomene auf sehr kleinen Längen-Zeit-Skalen und in reduzierten Dimensionen zu verstehen und zu immer kleinere Einheiten vorzudringen", erklärte Prof. Dr. Claus Schneider, einer der Organisatoren der Ferienschule. Seine Kollegen Prof. Dr. Stefan Blügel und Prof. Dr. Thomas Brückel betonten ebenfalls: "Es ist unser Ziel, Magnetismus in immer kleineren Bereichen zu diagnostizieren, zu verstehen und schließlich zu kontrollieren, also beispielsweise Information zu speichern. Dies kann für zukünftige Technologien eine ungeahnte Rolle spielen."

Die 269 Teilnehmer aus 94 verschiedenen Universitäten und Instituten erhielten die Gelegenheit, mit renommierten internationalen Wissenschaftlern zu diskutieren. Nicht nur stammte über die Hälfte der Studierenden aus dem Ausland, auch die Vortragenden waren zum Teil aus den USA, Frankreich, den Niederlanden und England eingetroffen. Als anerkannte Experten in ihrem Fachgebiet ergänzten sie das Programm hervorragend durch die jeweilige Perspektive ihrer Heimatuniversität.

In den letzten Jahren ist die Forschung im Bereich Magnetismus weit fortgeschritten, so dass vollkommen neue elektronische Funktionalitäten entwickelt werden konnten. Zum Beispiel können die Forscher durch eine Richtungsänderung der Magnetisierung den elektrische Widerstand variieren - dies ermöglicht die Entwicklung besserer Sensoren und effektiverer Leseköpfe für Festplatten. Die Datenaufnahme in Computern kann dadurch generell vergrößert werden. Je besser nämlich der Lesekopf von einer Festplatte abliest, desto kleiner kann der Bereich werden, auf dem die Informationen abgelegt werden. Bei gleicher Größe kann der Nutzer also mehr Information in den Speicher einschreiben und auslesen. In Zukunft ist eventuell sogar der Einbau eines hochdichten nichtflüchtigen Speichers in PCs möglich. Dabei handelt es sich um einen Datenspeicher, der seinen Speicherinhalt auch nach Abschalten derBetriebsspannung nicht verliert. Für den nicht flüchtigen magnetischen Speicher (MRAM) nutzen die Wissenschaftler das gesamte Potenzial der Nanotechnologie: Durch elektrischen Strom können sie die Magnetisierungsrichtung ändern und somit neue Schaltkonzepte ermöglichen. Am Beispiel des MRAM sprach Dr. K. Ounadjela aus den USA in seinem Vortrag über die industriellen Probleme, die bei der Umsetzung von einer Idee in ein Produkt auftreten können. Die Schwierigkeiten beim Übergang von der Grundlagenforschung zu Anwendung wurden hier deutlich.

Mit "Magnetism goes Nano" bewegen sich die Forscher auf einem Grenzgebiet zwischen Theorie und Praxis. Der Magnetismus fördert im Nanobereich vollkommen neue physikalische Phänomene zu Tage, die in der Technologie von sehr großer Bedeutung sein können. Die Industrie nutzt diese Phänomene, um ihre PCs schneller und - bei gleicher Kapazität - kleiner zu machen. Schon 1998 wurde Prof. Dr. Peter Grünberg aus Jülich für seine Entdeckung des Riesenmagnetowiderstandes (GMR) ausgezeichnet, der es ermöglicht, die nutzbare Speicherdichte von Festplatten um etwa das Zehnfache zu erhöhen. Bereits Mitte der neunziger Jahre (ca. zehn Jahre nach der eigentlichen Entdeckung) verwendete IBM die neue Technologie für die Entwicklung ihrer Festplatten.

Um die komplexen Zusammenhänge zu nutzen, müssen die Wissenschafter das Zusammenwirken unterschiedlicher Wechselwirkungen auf verschiedenen Längenskalen, beginnend auf der Ebene der Elektronen bis zu großen magnetischen Domänen, untersuchen. Diese Vielseitigkeit stellt eine der anspruchvollsten Aufgaben für die Physiker dar. So anspruchsvoll, dass die Wissenschaftler selbst noch nicht genau sagen können, mit welchen Überraschungen sie noch zu rechnen haben.

Die Verantwortlichen der IFF-Ferienschule stellten sich der besonderen Herausforderung durch hoch qualifizierte Gäste und ein breites Programm. Studierende, Diplomanden, Doktoranden und junge Forscher aus der ganzen Welt erhielten eine umfassende Ausbildung. Molekulare Magnete und Quanteninformation standen dabei als zukunftsweisende Themen im Vordergrund. Eine parallele Verarbeitung von Information im Computer erhoffen sich die Festkörperphysiker beispielsweise von der Forschung im Bereich Quantencomputing. Dadurch könnten unter anderem die Kodierungen im online-banking sicherer gemacht werden. Um das theoretische Wissen zu vertiefen wurde das Programm der Ferienschule von Besichtigungen und Praktika begleitet.


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Foto: Forschungszentrum Jülich


Pressekontakt:

Annette Stettien
Wissenschaftsjournalistin
Forschungszentrum Jülich
52425 Jülich
Tel. 02461 61-2388, Fax 02461 61-4666
E-Mail: a.stettien@fz-juelich.de

Peter Schäfer
Stellvertretender Leiter Öffentlichkeitsarbeit
Forschungszentrum Jülich
52425 Jülich
Tel. 02461 61-8028, Fax 02461 61-8106
E-Mail:p.schaefer@fz-juelich.de


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