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Energiesparende Datenspeicher

Datenspeicher, die Energiesparer sind? Das könnte jetzt mit einem neuen Material Realität werden. Das Material, um das es geht, gehört zur Klasse der sogenannten magnetoelektrischen Multiferroika und zeigt die notwendigen magnetischen Eigenschaften auch bei Zimmertemperatur. Das wiederum bringt eine Tauglichkeit des Materials im Alltag mit sich. Forscher am PSI haben das besagte Material geschaffen.

 

Was sind magnetoelektrische multiferroische Materialien?

Diese Materialien sind sehr selten. Das Besondere ist, dass in diesen Stoffen magnetische und elektrische Eigenschaften aneinander gekoppelt sind. Die magnetischen Eigenschaften sind steuerbar durch ein elektrisches Feld. Elektrische Felder lassen sich einfach und energiesparend erzeugen, das ist ein Vorteil gegenüber magnetischen Feldern. Marisa Medarde, Leiterin der neuen Studie sagt zum neuen Material: „Wird ein elektrisches Feld an magnetoelektrische Multiferroika angelegt, wirkt dieses auf die elektrischen Eigenschaften des Materials. Durch die magnetoelektrische Kopplung bekommt man dann noch eine Veränderung der magnetischen Eigenschaften hinzugeschenkt.“

Magnetoelektrische multiferroische Materialien als Grundlage für Speichermedien

Nutzt man derartige Materialien als Basis für Speichermedien, dann hat das verschiedene Vorteile:
•    die Datenspeicherung durch Anlegen einer elektrischen Spannung benötigt weniger Energie
•    die Geräte würden weniger Abwärme produzieren
•    der Bedarf an Kühlung wäre geringer

Wie wurde das neue Material geschaffen?

Im Zuge der Forschung haben die Wissenschaftler verschiedene Punkte beachtet, wie die chemische Zusammensetzung und auch den Herstellungsprozess. Heraus kam das Material mit der Formel YBaCuFeO5, welches die besten Ergebnisse erzielt, wenn es erst hoch erhitzt und dann extrem schnell und sehr stark abgekühlt wird. Marisa Medarde dazu: „Bei der hohen Temperatur ordnen sich die Atome so an, wie es für unsere Zwecke dienlich ist, die rasche Abkühlung friert dann diese Anordnung quasi ein.“

Für das besagte Material wurden durch die Forscher die Herstellung an sich und die Materialeigenschaften verbessert. „Unser neues Material besteht aus sehr kostengünstigen Zutaten“, freut sich Medarde. „Und auch die Herstellung ist – nachdem wir sie nun ausgetüftelt haben – einfach zu bewerkstelligen, sogar bei 30 Grad Celsius waren unsere magnetischen Spiralen noch vorhanden.“

Das entwickelte Material YBaCuFeO5 ist allerdings in der Tat nicht ganz neu. Die gleiche Verbindung gab es schon 1988. Das jetzt entwickelte Material hat jedoch ganz neue Eigenschaften, die durch die neue Anordnung der die Eisen- und Kupferatome entstehen. Verwandt ist das Material außerdem mit der Materialklasse Yttrium-Barium-Kupferoxid, die 1987 entdeckt wurde. Es handelt sich hierbei um Supraleiter, die bis zu hohen Temperaturen supraleitend bleiben.