Laserimpulse könnten Computerspeicher mehr als 1000-mal schneller machen

Forscher der University of California San Diego haben in der Fachzeitschrift Nature Communications Ergebnisse veröffentlicht, die einen möglichen Durchbruch bei der Geschwindigkeit der Datenspeicherung zeigen. Durch sorgfältiges Formen und Verkleinern des Strahls eines ultraschnellen Lasers wies das Team nach, dass sich die magnetischen Zustände schalten lassen, die dem Schreiben digitaler Daten auf Speichermedien zugrunde liegen. Diese als optisches Schalten bekannte Technik könnte mehr als 1000-mal schneller arbeiten als der herkömmliche Ansatz, der heute in Festplatten und anderen Speichersystemen verwendet wird und auf externen Magnetfeldern beruht, um die Ausrichtung winziger magnetischer Bereiche in einem Aufzeichnungsmaterial umzukehren.

Das Team von UC San Diego überwand zwei langjährige Hindernisse, die die Methode bislang gebremst hatten. Frühere Experimente waren nur mit magnetischen Strukturen aus drei oder weniger magnetischen Schichten erfolgreich und benötigten Licht einer bestimmten Polarisation. Durch gezieltes Formen und Dimensionieren des Strahls demonstrierten die Forscher optisches Schalten in einer dickeren Struktur – neun abwechselnden Schichten aus Platin und Kobalt – ohne dass eine bestimmte Polarisation erforderlich war. Ein kleinerer, präziser geformter Strahl öffnet zudem die Tür zu einer dichteren Speicherung, da er kleinere magnetische Bereiche gezielt ansteuern kann.

Seniorautor Abdoulaye Ndao, Professor am Department of Electrical and Computer Engineering, arbeitete dabei mit Eric Fullerton zusammen, einem Experten für magnetische Dünnschichtmaterialien, der ebenfalls an der UC San Diego forscht. Erstautor Muhammad Waleed Khalid, ein Doktorand, erklärte, das Team habe erheblichen Aufwand betrieben, um die ungewöhnlichen Ergebnisse zu überprüfen, bevor die breitere Fachwelt sie akzeptierte. Herausforderungen bleiben: Die eingesetzten speziellen Ultrakurzpuls-Laser lassen sich bislang nicht leicht in Computerchips integrieren. Das Team arbeitet daran, den Strahl weiter zu verkleinern – das Ziel sind wenige hundert Nanometer – als Schritt hin zu praxistauglichen Speichergeräten der nächsten Generation.