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Datenspeicherung: Zinkoxid zeigt neuartige magnetische Eigenschaften

Wissenschaftler haben gezielt magnetische Eigenschaften in sonst unmagnetischem Zinkoxid hervorgerufen, indem sie dessen Struktur beschädigten. Möglicherweise könnte dieser Werkstoff einmal die Lebensdauer der auf Computerfestplatten gespeicherten Daten verlängern.

Röntgenuntersuchungen an ZinkoxidLaden...
Röntgenuntersuchungen an Zinkoxid | Die Abbildung zeigt das Ergebnis von Röntgenuntersuchungen an Zinkoxid. Dieses beruht auf der Wechselwirkung der Röntgenstrahlung mit der Anordnung der Atome im Zinkoxid. Je größer die grün-blau eingefärbte Fläche, desto größer die Schädigung der Struktur.
Kay Potzger vom Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD) und seine Kollegen beschossen kristallines Zinkoxid mit Ionen, also mit schnellen geladenen Atomen [1] . Heidemarie Schmidt, ebenfalls vom FZD, untersuchte dagegen dotierte Zinkoxid-Dünnschichten [2]. In diese sind gezielt magnetische Ionen eingebracht sowie kleine Beschädigungen in deren Struktur. Beide Gruppen kamen übereinstimmend zu dem Schluss, dass eine besondere Art des Magnetismus, der so genannte Defekt-Magnetismus, in Zinkoxid hervorgerufen werden kann. Dieser zeigt nicht die Temperaturabhängigkeit von Legierungen in heutigen Computerfestplatten, welche nach mehreren Jahren zu Datenverlust führt.

Theorien zum Defekt-Magnetismus gibt es seit rund 15 Jahren, technisch angewendet wurde er bisher jedoch nicht. Ein grundsätzliches Problem dabei ist, dass der Magnetismus von der Stabilität der erzeugten Defekte abhängt und nach kurzer Zeit wieder verschwinden kann. "Gegenwärtig bleibt implantiertes, kristallines Zinkoxid drei Tage lang ferromagnetisch. Innerhalb dieser Zeit ist es aber temperaturunempfindlich", so Potzger. Jetzt stehen die Wissenschaftler vor der Aufgabe, die für den Defekt-Magnetismus verantwortlichen Defekte so zu stabilisieren, dass das Zinkoxid seine magnetischen Eigenschaften länger behält.

Um Daten auf Festplatten zu speichern, sind diese mit einem magnetischen Material – häufig mit Legierungen aus ferromagnetischen Elementen wie Kobalt, Chrom oder Eisen – beschichtet. Dieses besteht aus winzigen Partikeln, von denen jedes magnetisierbar ist. Die Partikel sind jedoch so voneinander isoliert, dass sie sich gegenseitig nicht beeinflussen können. Sie speichern die Daten in Form von magnetischen Bits, indem das Magnetfeld jeweils entweder nach Nord oder Süd ausgerichtet ist. Diese binäre Kodierung wird von einem ebenfalls magnetischen Schreibkopf über der Festplatte erkannt und abgelesen. Abhängig von der Temperatur ändern sich die magnetischen Felder der Partikel allerdings langsam. Damit verfälschen sich die gespeicherten Daten, und viele gehen nach ungefähr zehn Jahren verloren.
04.03.2008

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 04.03.2008

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