Derzeit gibt es zum Riesen-Magnetowiderstand beim Lesen von Daten auf engstem Raum bei Raumtemperatur keine Alternative
Wien - Bei der heutigen
Festplattentechnologie ist der Riesen-Magnetowiderstand (GMR-Effekt),
der von den diesjährigen Physik-Nobelpreisträgern Albert Fert und
Peter Grünberg parallel entdeckt worden ist, nach wie vor das
"Nonplusultra", sagte der Physiker Heinz Krenn von der Universität
Graz. Noch gebe es keine wirkliche Alternative dazu
beim Lesen von Daten auf engstem Raum bei Raumtemperatur.
Man arbeite Krenn zufolge zwar bereits an ferromagnetischen
Halbleitertechnologien, die einmal eine Alternative zur der
GMR-Technik darstellen könnten. Bisher sind die Systeme aber noch
nicht bei Raumtemperatur einsetzbar. Möglich seien künftig auch
verschiedene Varianten von GMR-Sensoren zum Lesen der Daten.
Technologische Revolution
Für den
Physiker stellt jedenfalls der GMR-Effekt eine "technologische
Revolution" dar: Damit hätten sich etwa Datenspeichertechnik und
-transportsysteme grundlegend gewandelt. "Das wirklich
nobelpreis-würdige ist dabei, dass hier eine lebenswichtige Anwendung
sehr schnell auf den Markt kam, bevor sie wirklich
grundlagenphysikalisch vollständig verstanden worden ist", so Krenn -
ein bisher selten beobachteter Prozess.
Der GMR-Effekt gilt aber laut Karl Unterrainer vom Institut für
Photonik der Technischen Universität Wien auch im Zusammenhang mit
einer anderen künftigen Hochtechnologie als Wegbereiter: der
"Spintronik". Hier benutze man den Spin des Elektrons als Schaltgröße
und nicht wie bei der herkömmlichen Elektronik nur seine elektrische
Ladung, wie der Forscher gegenüber der APA berichtete.
Beim GMR-Effekt stand diesmal nicht die Natur Modell: Erst die
Herstellung der künstlichen Strukturen, nämlich eines
Schichtensystems, ermöglichte den Effekt und damit den
technologischen Fortschritt, so Krenn. Dabei werden mindestens zwei
magnetische, parallel zueinander angebrachte Schichten von einer
nichtmagnetische Zwischenschicht durchzogen. In einer solchen
"Sandwich-Struktur" lösen kleinste Änderungen eines Magnetfelds, wie
sie etwa von einem gespeicherten Bit auf der Festplatte ausgelöst
werden, "sehr beeindruckende" (Unterrainer) Veränderungen des
Widerstands aus, die dann leicht abgelesen werden können.
Laut Krenn beträgt heute die magnetische Strukturgröße auf
Festplatten 60 Nanometer (ein Nanometer ist der millionste Teil eines
Millimeters). Diese können nur über Leseköpfe ausgelesen werden, die
entsprechend geringe Magnetfelder registrieren können.
Nächste Lesekopf-Generation
Aus der Kombination von spintronischen Erkenntnissen und der
GMR-Technik ergaben sich bereits Systeme, bei denen die Elektronen
mit Hilfe des Tunneleffekts auch nichtleitende Schichten
durchdringen. Beim TMR (Magnetischer Tunnelwiderstand) werden von
sehr schwachen magnetischen Feldern noch größerer Veränderungen beim
Widerstand gebildet und die nächste Generation von Leseköpfen bedient
sich bereits dieser Technik.
Unterrainer zeigte sich über die Physik-Nobelpreisträger 2007
nicht überrascht: "Es gibt viele Hoffnungsgebiete, dieses war eines
davon", somit sei die Entscheidung zu erwarten gewesen. Max E.
Lippitsch vom Institut für Experimentalphysik der Universität Graz
und Geschäftsführer der Österreichischen Physikalischen Gesellschaft
(ÖPG) hielt die diesjährige Entscheidung des
Physik-Nobelpreise-Komitees für "sehr wichtig".
Der GMR-Effekt habe
zum einen eine "immense praktische Anwendung", ermögliche aber zum
anderen auch Einblicke in den Aufbau von Materie und damit in die
Natur. Er habe damit Relevanz für die Grundlagenforschung wie auch
für die angewandte Forschung. (APA)