Meine Merkliste
my.chemie.de  
Login  

Quantencocktail bietet Einblicke in die Kontrolle von Speicherelementen

29.01.2018

Michael Messer, ETH Zürich

Ein Cocktail aus "geschüttelten Quantenmagneten". Experimente mit Atomen in einem geschüttelten Kristall aus Licht liefern neue Erkenntnisse, die hilfreich sein könnten, um das Verhalten magnetischer Speichermedien auf einer grundlegender Ebene zu verstehen.

Experimente mit Atomen in einem geschüttelten künstlichen Kristall aus Licht bieten neue Einblicke in die Physik von Quanten-Vielteilchensystemen. Die gewonnenen Erkenntnisse könnten für die Entwicklung zukünftiger Datenspeichertechnologien hilfreich sein.

Die Geschwindigkeit, mit der Information in magnetischen Datenspeichern geschrieben und ausgelesen werden kann, ist durch die Zeit begrenzt, die benötigt wird, um den Datenträger zu manipulieren. Um solche Prozesse zu beschleunigen, haben Forscher vor Kurzem damit begonnen, die Verwendung von ultrakurzen Laserpulsen zu erforschen, welche die magnetische Domänen in Festkörpermaterialien klappen können. Dieser Weg zur Änderung von lokalen magnetischen Eigenschaften erwies sich als vielversprechend. Über die zugrundeliegenden physikalischen Mechanismen ist jedoch nach wie vor wenig bekannt. Dies liegt vor allem an der Komplexität der involvierten magnetischen Materialien, in denen eine grosse Anzahl von magnetischen Grundeinheiten miteinander wechselwirken. Solche sogenannten Quanten-Vielkörpersysteme sind bekanntermassen extrem schwierig zu untersuchen.

Frederik Görg und seine Kollegen in der Gruppe von Prof. Tilman Esslinger am Institut für Quantenelektronik haben nun einen alternativen Ansatz gewählt, um neue Einblicke in die Physik solcher Systeme zu erhalten.

Görg und seine Mitarbeiter simulierten magnetische Materialien mit elektrisch neutralen (aber magnetischen) Atomen, die sie in einem künstlichen Kristall aus Licht fangen. Auch wenn dieses System sehr verschieden ist von den Speichermaterialien welche sie nachahmen, so unterliegen beide ähnlichen physikalischen Grundprinzipien. Im Gegensatz zu einer Festkörperumgebung werden jedoch viele unerwünschte Effekte (die zum Beispiel von Verunreinigungen im Material herrühren) vermieden. Zudem können alle Schlüsselparameter des Systems fein reguliert werden. Das Team nutzte diese Reduktion in der Komplexität und den Grad an Kontrolle, um die mikroskopischen Prozesse in ihrem Quanten-Vielteilchensystem zu erkunden und um Möglichkeiten zu finden, die magnetische Ordnung in ihrem System zu verbessern und zu manipulieren.

Als wichtigstes Resultat zeigten die ETH-Physiker, dass sie durch kontrolliertes Schütteln des Kristalls, in dem sich die Atome befinden, zwischen zwei Formen der magnetischen Ordnung wechseln können (antiferromagnetische und ferromagnetische Ordnung). Solche Schaltprozesse sind in der Datenspeicherung von zentraler Bedeutung. Das grundlegende Verständnis, das aus diesen Experimenten gewonnen wurde, sollte daher dazu beitragen, Materialien zu identifizieren und zu verstehen, die als Grundlage für die nächste Generation von Datenspeichermedien dienen könnten.

Originalveröffentlichung:

Frederik Görg, Michael Messer, Kilian Sandholzer, Gregor Jotzu, Rémi Desbuquois & Tilman Esslinger; "Enhancement and sign change of magnetic correlations in a driven quantum many-body system"; Nature; 2018

Fakten, Hintergründe, Dossiers
  • Quanten
  • Verunreinigungen
  • Quantenelektronik
  • Datenspeicherung
Mehr über ETH Zürich
  • News

    Der Reaktivität von Katalysatoren auf der Spur

    Ein internationales Chemikerteam hat eine Methode gefunden, welche die Entwicklung neuer Katalysatoren beschleunigt. Sie kombiniert NMR-Spektroskopie mit chemischen Berechnungen und kann vorhersagen, wie die Reaktionsvermittler reagieren. In rund 90 Prozent aller chemischen Prozesse in der ... mehr

    Ventile für winzige Teilchen

    Mit neuentwickelten Nanoventilen lässt sich in winzigen Kanälen der Fluss von einzelnen Nanopartikeln in Flüssigkeiten steuern. Das ist Interessant für sogenannte Lab-on-a-Chip-Anwendungen in der Materialwissenschaft oder der Biomedizin. Forschende der ETH Zürich haben winzige Ventile entwi ... mehr

    Auf die Rauheit kommts an

    ETH-Forscher um Lucio Isa haben aufgeklärt, wie die Oberflächenbeschaffenheit von Mikrokügelchen den sprunghaften Anstieg der Viskosität von Suspensionen beeinflusst. Damit legen sie die Grundlage für Anwendungen wie gut fliessenden Zement. Im Internet findet man Videos, in denen Leute ihre ... mehr

  • Forschungsinstitute

    ETH Zürich Inst.f. Lebensm.wiss.,Ern.,Ges.

    Die Kernkompetenzen des Labors für Lebensmittelmikrobiologie sind die Detektion und Kontrolle von pathogenen Organismen im Lebensmittel, die Analyse komplexer Mikrofloren und molekulare Mechanismen der bakteriellen Pathogenität. mehr

  • Universitäten

    Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

    mehr

  • q&more Artikel

    Analytik in Picoliter-Volumina

    Zeit, Kosten und personellen Aufwand senken – viele grundlegende sowie angewandte analytische und diagnostische Herausforderungen können mit Lab-on-a-Chip-Systemen realisiert werden. Sie erlauben die Verringerung von Probenmengen, die Automatisierung und Parallelisierung von Arbeitsschritte ... mehr

    Investition für die Zukunft

    Dies ist das ganz besondere Anliegen und gleichzeitig der Anspruch von Frau Dr. Irmgard Werner, die als Dozentin an der ETH Zürich jährlich rund 65 Pharmaziestudenten im 5. Semester im Praktikum „pharmazeutische Analytik“ betreut. Mit Freude und Begeisterung für ihr Fach stellt sie sich imm ... mehr

  • Autoren

    Prof. Dr. Petra S. Dittrich

    Jg. 1974, ist Außerordentliche Professorin am Department Biosysteme der ETH Zürich. Sie studierte Chemie an der Universität Bielefeld und Universidad de Salamanca (Spanien). Nach der Promotion am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie in Göttingen war sie Postdoktorandin am ISAS In ... mehr

    Dr. Felix Kurth

    Jg. 1982, studierte Bioingenieurwesen an der Technischen Universität Dortmund und an der Königlich Technischen Hochschule in Stockholm. Für seine Promotion, die er 2015 von der Eidgenössisch Technischen Hochschule in Zürich erlangte, entwickelte er Lab-on-a-Chip Systeme und Methoden zur Qua ... mehr

    Lucas Armbrecht

    Jg. 1989, studierte Mikrosystemtechnik an der Albert-Ludwigs Universität in Freiburg im Breisgau. Während seines Masterstudiums konzentrierte er sich auf die Bereiche Sensorik und Lab-on-a-Chip. Seit dem Juni 2015 forscht er in der Arbeitsgruppe für Bioanalytik im Bereich Einzelzellanalytik ... mehr

Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.