Mit magnetischen Nanoschaltern gegen die Überhitzung von Computern
Viele von uns mussten bereits leidvoll erfahren, was passiert, wenn man ein Laptop zu lange auf dem Bett oder auf dem Sofa liegen lässt: Ein unheilvoll surrendes Geräusch ist das erste Warnsignal, dass die winzigen Computerprozessoren im Innern des Gehäuses dabei sind, zu überhitzen. Dank der neuen Erkenntnisse eines deutschen Forscherteams könnte genau dieses Problem jedoch bald der Vergangenheit angehören. In der Fachzeitschrift Physical Review Letters erklären die Wissenschaftler, wie sie herausfanden, dass es möglich ist, einen Effekt in den Nanokreuzungen zu steuern, kleine Komponenten, die auf magnetischen Tunnelstrukturen basieren. Dies könnte zu der Entdeckung führen, wie diese Prozessoren einfacher ein- und ausgeschaltet, oder wie Daten effizienter gespeichert werden können. Diese Forschungen erhielten Mittel in Höhe von 21 Mio. EURO aus dem Projekt IMERA-Plus ("Implementing metrology in the European research area -Plus"), Teil des Themenbereichs "Menschen" des Siebten Rahmenprogramms (PR7). Magnetische Tunnelstrukturen kommen bereits heute in verschiedenen Bereichen der Informationstechnologie zur Anwendung. Sie dienen beispielsweise als magnetische Speicherzellen in nichtflüchtigen magnetischen Speicherchips ("MRAMs" - Magnetic Random Access Memories) oder als hochempfindliche magnetische Sensoren zum Auslesen der auf Festplatten gespeicherten Daten. Nach dieser neuen Entdeckung des deutschen Teams könnten sie in Zukunft auch für die Überwachung und Steuerung von thermischen Spannungen und Strömungen in hochintegrierten elektronischen Schaltkreisen verwendet werden. Magnetische Tunnelstrukturen bestehen aus zwei magnetischen Schichten, die durch eine nur etwa einen Nanometer dünne Isolationsschicht voneinander getrennt sind. Die magnetische Orientierung der beiden Schichten in der Tunnelstruktur hat einen großen Einfluss auf ihre elektrischen Eigenschaften. Sind die magnetischen Momente der beiden Schichten parallel ausgerichtet, ist der Widerstand niedrig, sind sie entgegengesetzt, ist er hoch. Die Widerstandsänderung beim Umschalten der Magnetisierung kann dabei deutlich über 100% betragen. So lässt sich über das Schalten der Magnetisierung der elektrische Stromfluss durch die magnetische Tunnelstruktur effizient kontrollieren. Die Arbeit der Forscher zeigt nun, dass neben dem elektrischen Strom auch der thermische Strom durch die Tunnelstruktur über das Schalten der Magnetisierung beeinflusst werden kann. Somit könnte die durch die Abwärme der Computer generierte Energie bald gezielt genutzt und umgewandelt werden. Hauptziel des IMERA-Plus-Projekts war die Erweiterung unseres Wissens über die Metrologie (die Wissenschaft des Messens). Um Innovationen innerhalb einer wissensbasierten Wirtschaft voranzutreiben, sind präzisere und verlässlichere Messungen unumgänglich. Wenn wir etwas nicht messen können, verstehen wir es auch nicht richtig und können es demzufolge auch weder zuverlässig kontrollieren, noch produzieren.Weitere Informationen finden Sie unter: Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB): http://www.ptb.de(öffnet in neuem Fenster)
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