Mit Hitze Daten speichern - Neue Methode bei Festplatten
Laserpulse ändern die Magnetisierung von Speichermedien schneller und mit weniger Energie als ein externes Magnetfeld.
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Ein internationales Forschungsteam hat einen neuen Weg aufgezeigt, um Daten auf magnetischen Medien zu speichern. Dabei verwenden die Forschenden kein externes Magnetfeld, sondern setzten stattdessen einen Hitzepuls ein. Konkret haben sie gezeigt, dass Nord- und Südpol eines Magneten mit Hilfe eines sehr intensiven Hitzepulses – in dem Fall erzeugt durch einen kurzen Laserblitz – vertauscht werden können. Der Hitzepuls bringt den Magneten zunächst in einen Zustand jenseits des Gleichgewichts (das Bit ist weder „0“ noch „1“), aus dem dieser dann innerhalb von Pikosekunden in einen definierten Zustand „0“ oder „1“ findet. Diese Methode könnte die Speicherung von mehreren Tausend Gigabyte pro Sekunde erlauben. Sie wäre viele hundert mal schneller als Technologien heutiger Festplatten und hat das Potenzial, deutlich weniger Energie zu verbrauchen.
In der heutigen Technik liegen einzelne Bits in der Ausrichtung wenige Nanometer großer Magnete vor. Bislang nutzte man ein externes Magnetfeld um ein Bit zu speichern, also die Ausrichtung eines solchen Nanomagneten umzukehren. So arbeiten moderne Festplattenlaufwerke mit einem Feld von rund einem Tesla, das erlaubt, ein Bit innerhalb einiger Nanosekunden zu speichern. Dabei ist es technologisch sehr schwierig, starke Magnetfelder schnell in einem kleinen Bereich zu schalten.
Ist das wohl in naher Zukunft die Lösung für Speicherprobleme? Und wie ist das in heutiger Hardware anwendbar, glaube nicht das man diese Daten per USB übertragen kann bzw. muss doch eine enorme Hitzeentwicklung entstehen usw. usf. Was aber possitiv ist das es wohl wesentlich energiesparender sein wird als bisher.
siehe auch:
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Mit Hitze schneller speichern
Indem sie sich die deutlich stärkeren inneren Kräfte des magnetischen Materials zu Nutze machten, konnten die Mitglieder eines multinationalen Forschungsteams nun zeigen, wie man die Ausrichtung der Magnete ändern kann, ohne ein Magnetfeld zu verwenden. Statt des Magnetfeldes haben sie einen Hitzepuls aus einem Laser genutzt. Jeder der Nanomagnete in dem Material besteht selbst aus winzigen elementaren Magneten – den Spins, die durch die so genannte Austauschwechselwirkung miteinander gekoppelt sind. Diese innere Kraft richtet die Spins in einem Material in eine gemeinsame Richtung aus, so dass das ganze Material „magnetisch“ wird. Dabei hatte man bislang immer gedacht, dass Hitze eine solche magnetische Ordnung nur zerstören kann. Nun wurde aber deutlich, dass wenn man das Material mit einem extrem kurzen Laserblitz (0,1 Pikosekunden) aufheizt, der Nanomagnet zwar zunächst aus dem Gleichgewicht gebracht und in einen Zustand versetzt wird, der weder „0“ noch „1“ entspricht. Dann zwingen aber die Kräfte in seinem Inneren, die durch die Austauschwechselwirkung bestimmt werden, den Magneten in einen der beiden Gleichgewichtszustände – „0“ oder „1“. „Dieses Verfahren macht es möglich, Tausende von Gigabytes pro Sekunde zu speichern – das ist viele hundert Mal mehr als mit heutigen Technologien. Und da man auch kein Magnetfeld benötigt, verbraucht man auch weniger Energie”, so Thomas Ostler von der Universität York, der mit Hilfe von Computersimulationen vorausgesagt hat, wie ein Laserblitz auf einen Magneten wirkt und dabei Erstaunliches gezeigt hat.
SpoilerDie magische magnetische Kraft:
Jeder, der die anziehenden und abstossenden Kräfte zwischen Magneten erfahren hat, weiss dass Magnete einen Nord- und einen Südpol haben und dass gleiche Pole einander abstossen während entgegengesetzte Pole einander anziehen. Derartige Magnete, bloss wesentlich kleiner als diejenigen, die wir aus dem Alltag kennen, werden in moderner Speichertechnologie genutzt, wie sie etwa in Computerfestplatten eingesetzt wird. In dieser Technik werden einzelne Bits (die kleinste Informationseinheit, mit nur den zwei Werten „0“ oder „1“) in der Ausrichtung wenige Nanometer grosser Magnete gespeichert. Bislang hat man gedacht, dass man ein externes Magnetfeld braucht, um ein Bit zu speichern, also die Ausrichtung eines solchen Nanomagneten umzukehren. So nutzen moderne Festplattenlaufwerke ein magnetisches Feld von rund einem Tesla (etwa 20'000 mal die Stärke des Erdmagnetfelds), das erlaubt, ein Bit innerhalb einiger Nanosekunden (1 Nanosekunde = 0,000 000 001 Sekunde = 1000 Pikosekunden) zu speichern. Dabei ist es technologisch sehr schwierig, grosse Magnetfelder schnell in einem kleinen Bereich zu schalten
Im Unterschied zu "normalen" Platten, bei der der Magnetkopf die magnetischen Zellen selber produziert, müssten diese bei solch einer Technik vorgefertigt (und stabil!) auf der Platte vorliegen - was Fragen bezüglich der genauen Positionierung und der Speicherdichte aufwirft.
Verwegen finde ich:
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Und da man auch kein Magnetfeld benötigt, verbraucht man auch weniger Energie
Ein Laser verbraucht also keine Energie?
Und vor allem: selbst wenn er weniger Energie brauchen sollte, so bleibt doch die Tatsache, das man wesentlich schneller schreiben will. Also wahrscheinlich etwas weniger Energie in einem viel kürzeren Zeitraum = mehr Energie pro Zeiteinheit. Und zwar Energie, die nicht ungerichtet ist wie bei einem Magnetfeld, sondern ausschließlich auf die Speicherplatte wirkt!
Wie wollen die die Hitze denn wieder loswerden? Die Platte dürfte auch weiterhin in einem Vakuum rotieren, und das ist nunmal der beste Wärmeisolator, den's gibt.
Interessant, zweifellos.
Aber jetzt schon eine neue Generation von Speichermedien vorherzusagen, halte ich für ein wenig verfrüht. Auf die Holographischen Speicher, denen ja auch aberwitzige Speicherdichten und Geschwindigkeiten angetextet wurden, warten wir jetzt auch schon seit fast zwei Jahrzehnten vergeblich . . .
