Ein neues Verfahren zur Datenspeicherung
Moderne Computer- und Internet-Anwendungen sind untrennbar mit der Pufferung und Speicherung von Daten verbunden. Die ständig wachsenden Datenmengen erfordern zudem eine permanente Zunahme der Kapazität und Geschwindigkeit von Speicherungsverfahren. Die Suche nach physikalischen Mechanismen für neue Methoden der Datenspeicherung mit höherer Effizienz und kleinerem Raumbedarf ist ein Antrieb für Physiker und Ingenieure weltweit. Die Forschungsgruppe von Prof. Hillebrands an der TU Kaiserslautern (Fachbereich Physik und Landesforschungszentrum OPTIMAS) hat in Zusammenarbeit mit Kollegen von der Oakland University (U.S.A.) und der University of Western Australia ein vollkommen neues Verfahren zur dynamischen Datenspeicherung mit künstlichen magnetischen Kristallen vorgestellt.
Das Schlüsselelement des neuen Verfahrens zur Datenspeicherung ist ein magnonischer Kristall - ein dünner magnetischer Film, in dem sich die räumlichen magnetischen Eigenschaften periodisch ändern. Um in dem Kristall Informationen verarbeiten zu können werden die Daten in Magnetisierungswellen kodiert, die sich durch den magnonischen Kristall ausbreiten. In einem konventionellen magnetischen Film würden diese Wellenpakete die Information nur mit einer konstanten Geschwindigkeit vom Eingang des Bauteils zum Ausgang transportieren. Das verzögert die Information zwar um eine bestimmte Zeiteinheit, aber führt nicht zu einer Speicherung oder Verfügbarkeit der Daten auf Abruf. Ein magnonischer Kristall dagegen erlaubt die Speicherung der Information weil das Wellenpaket sich nicht durch ihn hindurch bewegen kann, sondern durch mehrmalige Reflexion im Kristall eingeschlossen wird. Auf diese Weise ist die Information in der Eigenfrequenz des magnonischen Kristalls gespeichert. Um die gespeicherten Daten auszulesen wird mit einem Kontrollsignal das Wellenpaket verstärkt und freigesetzt. Dieses freigesetzte Paket wird dann am Ausgang des Bauteils detektiert.
Die Ergebnisse dieser Forschungsarbeiten haben nicht nur aufsehenerregende Bedeutung für zukünftige Verfahren der Datenspeicherung. Sie ermöglichen auch ganz neue Einblicke in die grundlegende Physik von Signalen und Wellen. Die Arbeiten wurden kürzlich in der hochangesehenen physikalischen Fachzeitschrift “Physical Review Letters” publiziert:
Storage-recovery phenomenon in magnonic crystal by A. Chumak, V. Vasyuchka, A. Serga, M. Kostylev, V. Tiberkevich, and B. Hillebrands, Phys. Rev. Lett., advance online publication 2012, DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.257207
Weiterführende Informationen: Prof. Dr. Burkard Hillebrands (hilleb@physik.uni-kl.de, Tel. +49 (0)631 205 -4228 / -2202)