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

Moskau (ots/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 (https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.9b01097)
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/

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Dina Moiseeva
moiseeva@edu.misis.ru
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