"Wundermaterial" senkt Stromverbrauch stark
Technische Hochschule Chalmers nutzt gegensätzliche magnetische Eigenschaften aus
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Prototyp des energiesparenden Datenspeichers (Foto: Roselle Ngaloy, chalmers.se) |
Göteborg (pte021/29.09.2025/12:30)
Mit einem neuartigen Material von Forschern der Technischen Hochschule Chalmers lassen sich Daten mit einem auf zehn Prozent reduzierten Energieaufwand speichern. Die Innovation kombiniert Ferromagnetismus und Antiferromagnetismus. Das könnte den Weg für eine neue Generation hocheffizienter Speicher für Künstliche Intelligenz, Mobilfunk und fortschrittliche Datenverarbeitung ebnen.
Atomar dünnes Material
Ferromagnetismus ist ein bevorzugtes physikalisches Prinzip zur Speicherung von Daten. Sie werden in das Material mithilfe äußerer Magnetfelder "hineingeschrieben". Jetzt kommt der Antiferromagnetimus hinzu. Die beiden physikalischen Prinzipien finden sich nebeneinander auf einem atomar dünnen Material wieder. Es handelt sich um eine Legierung aus den magnetischen und nichtmagnetischen Elementen Kobalt, Eisen, Germanium und Tellur.
Die Speicherbauelemente bestehen aus Filmen aus 2D-Kristallen, die in Schichten übereinander angeordnet sind. Im Gegensatz zu herkömmlichen Materialien, die durch chemische Bindungen zusammengehalten werden, sind diese Schichten durch Van-der-Waals-Kräfte verbunden. Diese ermöglichen es beispielsweise Geckos, an Wänden und Decken zu laufen, weil die Unterseiten ihrer Füße Milliarden winziger Härchen besitzen. Diese multiplizieren die Kontaktfläche, sodass sich die vielen schwachen Van-der-Waals-Kräfte addieren und sie stark genug sind, um den Gecko zu halten.
Weniger Energieverbrauch
Bei Ferromagnetismus richten sich die Elektronen gleich aus. Beim Antiferromagnetismus wechseln sie sich in der Ausrichtung ab, die Magnetkräfte heben sich gegenseitig auf. Die magnetischen Eigenschaften von Elektronen werden "Spin" genannt. "Die Kombination dieser beiden gegensätzlichen Kräfte eignet sich perfekt für Datenspeicher", sagt Quantenphysiker Saroj P. Dash.
Während bei einem magnetbasierten Datenspeicher der Spin durch ein äußeres Magnetfeld umgekehrt wird, das relativ viel Strom verbraucht, gelingt das bei dem neuen Material durch viel schwächere Kräfte, die weniger Energie brauchen. Da sich die Menge an Daten, die gespeichert werden müssen, exponentiell vergrößert, droht dieser Bereich zu einem der weltweit größten Energieverbraucher zu werden. Die neue Technik könnte die Verbrauchskurve stark abflachen.
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