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Schnelle und sichere Festplatten dank Magnetwirbel Ferrotoroidizität – „atomarer Kreisverkehr“ soll Datenspeicher beschleunigen

Redakteur: Martin Hensel

Wissenschaftler der Universität Bonn haben gemeinsam mit Kollegen die Existenz von rechts- und linksdrehenden Magnetwirbeln nachgewiesen. Was auf den ersten Blick nach Esoterik vom Feinsten klingt, könnte in Zukunft tatsächlich den Bau schnellerer und verlässlicher Festplatten ermöglichen. Allerdings steckt die Forschung hierzu noch in den Kinderschuhen.

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Prof. Dr. Fiebig und sein Team haben rechts- und linksdrehende Magnetwirbel entdeckt.
Prof. Dr. Fiebig und sein Team haben rechts- und linksdrehende Magnetwirbel entdeckt.
( Archiv: Vogel Business Media )

Forscher der Universitäten Bonn, Berlin und Genf haben die Existenz rechts- und linksdrehender Magnetwirbel nachgewiesen. Dabei handelt es sich nicht um den neuesten Esoterik-Trend sondern um ein bislang nur vermutetes physikalisches Phänomen, das künftig den Bau schnellerer und sicherer Festplatten ermöglichen könnte.

Laut den Wissenschaftlern kann man sich einen magnetischen Wirbel wie einen Kreisverkehr vorstellen. Magnetisierte Atome sind dabei kreisförmig angeordnet und bilden im übertragenen Sinn einen „Ring von winzig kleinen Stabmagneten“. Zwar bewegt sich in diesem nichts, dennoch hat der Ring eine Richtung: Sind die „Nordpole“ der Magneten im Uhrzeigersinn ausgerichtet, gilt der Wirbel als rechtsdrehend, andernfalls als linksdrehend.

Magnetwirbel als Datenspeicher

In Anlehnung an den Begriff Ferromagnetismus wurde die Entdeckung auf den Namen „Ferrotoroidizität“ getauft. „Wir haben in einer Substanz namens Lithiumkobaltphosphat derartige Wirbel gefunden und mithilfe eines laseroptischen Verfahrens ihre Richtung bestimmt“, erläutert der Physiker Prof. Dr. Manfred Fiebig die Hintergründe.

Die Entdeckung ist nicht nur für die Grundlagenforschung interessant, sondern könnte auch technische Folgen haben. In Magnetwirbeln lassen sich Informationen speichern, wobei ein rechtsdrehender Wirbel beispielsweise für die Binärzahl „0“ steht, während die linksdrehende Variante den Wert „1“ hat. Dieses Prinzip könnte in die Herstellung von Festplatten einfließen.

Langsamer Stand der Technik

„Heute speichert man Daten durch die entsprechende magnetische Polung der Festplatten-Beschichtung. Auf dem Datenträger liegen viele Billionen dieser polbaren Bereiche hintereinander. Um sie zu beschreiben oder Informationen von ihnen zu lesen, benötigt man Magnetfelder“, verdeutlicht Fiebig das Funktionsprinzip aktueller Geräte.

Das Problem: Zur Erzeugung solcher Felder muss ein Strom fließen, wozu elektrische Ladungsträger in Bewegung gesetzt werden. Das ist aber ein vergleichsweise langsamer Prozess. Zudem besteht bei der immer höheren Datendichte die Gefahr, dass auslesende Magnetfelder die gespeicherte Information zerstören.

Sicher und schnell

Laut den Forschern sei dies beim Einsatz der „atomaren Kreisverkehre“ nicht der Fall. Informationen werden zwar nach wie vor magnetisch gespeichert, die Drehrichtung der Wirbel kann aber durch elektrische statt magnetische Felder geändert werden. Auch zum Auslesen ist kein Magnetfeld nötig, womit das Risiko des irrtümlichen Überschreibens gespeicherter Daten gebannt ist. Zudem müsse zur Erzeugung elektrischer Felder kein Strom fließen, was die Speicherung von Informationen deutlich beschleunigt.

„Bisher ist es uns allerdings nur gelungen, die Drehrichtung der Magnetwirbel zu lesen“, verdeutlicht Fiebig den Stand der Forschung. Im nächsten Schritt sollen nun gezielt Informationen geschrieben werden. Zudem sei man auf der Suche nach Materialien, die für die Fertigung künftiger Massenspeichermedien in Frage kommen.

Die „Festplatte der Zukunft“ wollen Fiebig und sein Team aber nicht bauen. Man sei primär an den Grundlagen des Phänomens und den resultierenden Erkenntnissen zur Natur des Magnetismus interessiert. „Wenn daraus irgendwann eine technologische Anwendung entsteht, ist das natürlich umso schöner“, betont Fiebig.

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