NUST MISIS: Neuartiger Werkstoff auf Graphen-Basis soll die Lebensdauer von Speichervorrichtungen verlängern

MOSKAU, 8. Februar 2020 /PRNewswire/ -- Ein internationales Team aus russischen und japanischen Wissenschaftlern entwickelte einen Werkstoff, der die Aufzeichnungsdichte von Datenspeichergeräten wie SSDs und Flashlaufwerken erheblich erhöhen wird. Einer der zahlreichen Vorteile dieses Materials ist die Abwesenheit eines Rewrite-Limits, wodurch die Implementierung neuer Geräte für Big Data-Arbeitsabläufe ermöglicht wird. Der Artikel zur Forschungsarbeit ist in Advanced Materials veröffentlicht.

Die Entwicklung kompakter und zuverlässiger Speichergeräte wird zunehmend wichtiger. Bei herkömmlichen Geräten handelt es sich um Vorrichtungen, die Informationen durch elektrischen Strom übertragen. Das einfachste Beispiel dafür sind Flash Cards oder SSD. Gleichzeitig stoßen Nutzer jedoch zwangsläufig auf Probleme: so mag die Datei nicht korrekt aufgenommen werden, der Computer kann einfach stoppen, wenn er das Flashlaufwerk „sieht" und die Aufzeichnung umfassender Informationsmengen ist nur mit massiven Geräten möglich.

Spintronik stellt eine vielversprechende Alternative zur Elektronik dar. Bei der Spintronik unterliegen Vorrichtungen den Prinzipien magnetoresistiver Effekte: es gibt drei Schichten, von denen die erste und dritte Schicht ferromagnetisch sind und die mittlere nichtmagnetisch. Wenn Elektrone solch eine „Sandwich"-Struktur durchqueren, werden sie entsprechend ihrer Drehung auf unterschiedliche Weise auf die magnetisierten Randschichten verteilt, was sich auf den daraus resultierenden Widerstand des Geräts auswirkt. Die Kontrolle der Informationen, die die standardmäßigen logischen Bits 0 und 1 nutzt, kann durch die Feststellung einer Zunahme oder Abnahme dieses Widerstands erfolgen.

Ein internationales Team aus Wissenschaftlern der National University of Science and Technology MISIS (Russland) sowie des National Institute for Quantum and Radiological Science and Technology (Japan) entwickelte einen Werkstoff, der die Leistungsfähigkeit magnetischer Speicher durch die Erhöhung der Aufzeichnungsdichte erheblich steigern kann. Die Wissenschaftler nutzten eine Kombination aus Graphen sowie der halbmetallischen Heusler-Legierung Co2FeGaGe.

„Erstmals züchteten Kollegen aus Japan eine aus einem Einzelatom bestehende Graphenschicht auf einer Schicht, die aus einem halbmetallischen ferromagnetischen Werkstoff besteht und maßen ihre Eigenschaften. Das von Dr. Seiji Sakai geleitete japanische Team führt einzigartige Experimente durch, während unsere Gruppe mit der theoretischen Beschreibung der erhaltenen Daten beschäftigt ist. Unsere Teams arbeiten seit vielen Jahren zusammen und konnten mehrere wichtige Ergebnisse erzielen", so Pavel Sorokin, Dr. sc. für Physik und Mathematik sowie Leiter des „Theoretical Materials Science of Nanostructures"-Infrastrukturprojekts am NUST MISIS Laboratorium für anorganische Nanomaterialien.

Zuvor wurde Graphen nicht für magnetische Speichergeräte verwendet, da Kohlenstoffatome mit der Magnetschicht reagierten, was zu Veränderungen seiner Eigenschaften führte. Die umsichtige Auswahl der Heusler-Legierungszusammensetzung sowie ihrer Anwendungsmethoden ermöglichte im Vergleich zu bisherigen Analoga die Erstellung eines dünneren Musters. Auf diese Weise wird die Leistungsfähigkeit magnetischer Speichergeräte erhöht, ohne dass die Vorrichtung an physischer Größe zunimmt.

Als nächstes werden sich Wissenschaftler der Planung eines optimierten Experimentalmusters sowie der Strukturänderung widmen.

Quelle: https://en.misis.ru/university/news/science/2020-01/6501/