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PSI-Forscher kommen energiesparenden Computern näher

Multiferroische Materialien gelten als vielversprechende Alternative für Datenspeicher. Bislang konnten ihre Eigenschaften jedoch nur bei niedrigen Temperaturen genutzt werden. Forschern des Paul Scherrer Instituts (PSI) ist nun ein Durchbruch gelungen.

Marisa Medarde und Tian Shang am Neutronendiffraktometer DMC. Bild: PSI/Markus Fischer
Marisa Medarde und Tian Shang am Neutronendiffraktometer DMC. Bild: PSI/Markus Fischer

Der Grossteil des Energieverbrauchs eines Computers wird für die Datenspeicherung verwendet, wie es in einer Medienmitteilung des PSI heisst. Daher wird bereits seit Jahren an Datenspeichern aus multiferroischen Materialien geforscht. Bei diesen wäre für die magnetische Datenspeicherung ein elektrisches Feld ausreichend, da diese Materialien magnetische wie auch elektrische Eigenschaften in sich vereinen. Für die Errichtung eines elektrischen Feldes ist wesentlich weniger Strom und Kühlung notwendig als bei herkömmlichen Magnetspeichern. Allerdings konnte der gewünschte Zustand der multiferroischen Materialien bislang nur bei tiefen Temperaturen erreicht werden, so dass eine Verwendung in sich erhitzenden Geräten wie Computern nicht möglich war.

Die PSI-Forscher haben in dieser Hinsicht nun einen Durchbruch erreicht. Bereits vor zwei Jahren haben sie die Temperaturgrenze von minus 137 Grad auf 37 Grad erhöht, was aber noch nicht ausreichend war. Nun haben Marisa Medarde und Tian Shang vom PSI es geschafft, „ein magnetoelektrisches, multiferroisches Material so zu stabilisieren, dass es die wichtigen magnetischen Eigenschaften dauerhaft auch bei 100 Grad Celsius noch behält“, wie es in der Mitteilung heisst.

Damit die multiferroischen Materialien die gewünschten Eigenschaften zeigen, müssen die in ihnen enthaltenen kleinen Magnete spiralförmig angeordnet sein. Diese Spiralform geht aber bei Normaltemperaturen verloren. Die PSI-Forscher haben nun die Abstände zwischen den Atomen des Materials und ihrem Kristallgitter verkleinert. Durch die kompaktere Bauweise haben sich die elektromagnetischen Kräfte in dem Kristall auf eine Art und Weise verändert, die dazu führte, dass die Spiralstruktur der Magneten auch bei höheren Temperaturen stabil geblieben ist.

Nun sollen die Forschungen weiter vorangetrieben werden. Denn für eine Nutzung für Computerspeicher müssen die multiferroischen Materialien „in Dünnschichtfilmen funktionieren, wo viel weniger Materialmenge benutzt wird“, wie das PSI erläutert. Unser Handbuch enthält Informationen über die wichtigsten Vorteile der Schweiz als Wirtschaftsstandort sowie über das derzeitige Investitionsklima, die Produktionskosten, die Steuern, die Infrastruktur und neue Technologien, Finanzierungen und Rechtsangelegenheiten.

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