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IBM-Wissenschaftler steuern Magnetismus auf atomarer Ebene

31.03.2006
Grundlagenforschung dient der Entwicklung neuer Materialien und Geräte.

"Wir haben ein Fenster zum atomaren Kern des Magnetismus geöffnet", beschreibt Andreas Heinrich, wissenschaftlicher Mitarbeiter von IBMs Almaden Research Center, die erfolgreichen Experimente für eine neue Verfahrenstechnik. Den Forschern gelingt es, Atome innerhalb präzise entworfener Strukturen zu positionieren und dann ihre magnetische Wechselwirkung zu messen und zu steuern.

Die neue Methode nennt sich Spin-Anregungs-Spektroskopie (Spin-Excitation Spectroscopy). Dabei wird das Niedrigtemperatur-Scanning-Tunnelmikroskop verwendet, das IBM für den Einsatz in einer großen Bandbreite magnetischer Felder - bis zum 140.000fachen des Erdmagnetfelds - entwickelt hat.

Big Blue erhofft sich von der neuen Methode, auch weiterhin verbesserte Transistoren und andere Schaltkreiselemente liefern zu können, was derzeit noch mit immer kleineren Strukturen erreicht wird. Irgendwann stößt die Miniaturisierung aber an ihre Grenzen, so dass neue Strukturen oder eine ganz andere Art von Computing benötigt werden.

Neben der Erforschung der Eigenschaften magnetischer Materialien liefert das neue Verfahren auch Erkenntnisse für andere Bereiche. So sollen die Grenzen der magnetischen Datenspeicherung erforscht werden. Dazu wird der Energieaufwand ermittelt, der benötigt wird, um die gemeinsame magnetische Ausrichtung einer sehr kleinen Zahl magnetisch miteinander verbundenen Atome umzudrehen.

Untersucht wird ebenfalls, wie sich die Spin-Wechselwirkungen von Atomen für Quantencomputer nutzen lassen. Ein anderes Einsatzgebiet der Spin-Anregungs-Spektroskopie sind Computerschaltkreise, die aus Spin-basierenden Molekülverbindungen aufgebaut sind. IBM-Forscher zeigten bereits 2002 einen IC, der 260.000mal kleiner war als sein Pendant aus herkömmlichem Silizium. (kk)