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Wissenschaft online: „Zukunft der Digitalisierung: Wie man auch Bakterien Prozessoren baut“, Ernst Ruska-Centrum ER-C, Benjamin Zingsem

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22.04.2021 15:00 Uhr

Spitzenforschung vom heimischen Sofa aus erleben: Diese Möglichkeit bietet nun das Forschungszentrum Jülich an. Videokonferenzen mit Mitarbeitenden geben Ihnen einen Einblick in verschiedene Forschungsgebiete sowie die Karrieremöglichkeiten am Forschungszentrum.

Um Spinwellenlogik und magnetotaktische Bakterien dreht sich der Vortrag von Benjamin Zingsem am 22. April. Dahinter stecken neue Wege der Datenprozessierung und die Suche nach leistungsfähigeren Chips.

Zingsem arbeitet am Ernst Ruska-Centrum für Mikroskopie. Dort untersucht man „maßgeschneiderte“, biologisch kodierte Spinwellen und magnetodynamische Kontrastverfahren. Spinwellenlogik ist ein Forschungsfeld, welches untersucht, wie man durch die Beeinflussung von Spinzuständen logische Schaltkreise schaffen kann.

In den vergangenen Jahren wurden immer mehr Vorteile dieser Form der Datenprozessierung entdeckt. So erzeugen diese Schwingungen keine Wärme, wodurch mehr Rechenoperationen gleichzeitig bei geringerem Energieaufwand als in herkömmlicher Elektronik, ausgeführt werden können. Auf diese Weise ist eine Schaltungsdichte erreichbar, in der ein Chip der Größe eines herkömmlichen Prozessors etwa die Leistungsfähigkeit erreichen kann, die benötigt wird, um ein menschliches Gehirn zu simulieren.

Im Vortrag wird ein neuer Ansatz zur Spinwellenlogik vorgestellt: Magnetotaktische Bakterien – die also ihre Bewegungsrichtung nach einem Magnetfeld ausrichten - produzieren Ketten von magnetischen Nanopartikeln. Mit einer Partikelgröße von ca. 30 nm können diese biologisch verändert werden. Unterschiedliche geometrische Anordnungen der Ketten können biologisch (genetisch synthetisch) kodiert werden. Dies führt wiederum zu unterschiedlichen logischen Verknüpfungen.

Dieses Modellsystem erlaub erstmals Spinwellenlogik auf die gleiche Größenskala wie herkömmliche Elektronik zu verdichten. Dies ist ein wichtiger Schritt von der Grundlagenforschung zur Anwendung. Auf diese Weise will man Energieeffizienz, Nachhaltigkeit und Kosten der Digitalisierung verbessern.

Vorgestellt werden außerdem neuartige Messtechniken, mit deren Hilfe es erstmals möglich ist, die Quantenoszillationen auf der Nanoskala zu messen und dieses Forschungsfeld somit weiter zu erschließen.

Wer über eine Internetverbindung und einen PC oder ein Tablet (gerne auch mit Kamera und Mikrofon) verfügt, kann sich zur angegebenen Zeit dem Termin anschließen. Für den Termin ist keine Anmeldung nötig.
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