Bauletter, BAULINKS.de-Meldungen, vom 2.2.2013

Skyrmionen versprechen drastisch reduzierten Energieverbrauch von Computern

Schneller, kleiner und energiesparender sollen die Rechner der Zukunft sein. Ein neuer Effekt könnte hierzu einen entscheidenden Beitrag leisten: Er benötigt 100.000 mal geringere Ströme als bisherige Technologien, und die Anzahl der Atome für ein Informationsbit könnte deutlich kleiner sein als bisher. Ein Team aus Physikern der Technischen Universität München (TUM) und der Universität zu Köln treibt diese Technologie voran. Inzwischen haben sie eine einfache elektronische Methode entwickelt, mit der die Informationsbits verschoben und ausgelesen werden können. Über ihre Ergebnisse berichtete das Fachmagazin Nature Physics im vergangenen Jahr.

Vor vier Jahren entdeckten Professor Christian Pfleiderer und sein Team vom Physik-Department der TUM in einem Kristall aus Mangansilizium eine neuartige magnetische Struktur, ein Gitter aus magnetischen Wirbeln. Zusammen mit Kollegen um Professor Achim Rosch an der Universität zu Köln erforschten sie die Eigenschaften dieser nach dem britischen Physiker Tony Skyrme"Skyrmionen" genannten Wirbel:

Ein Gitter aus magnetischen Wirbelstrukturen, sogenannten Skyrmionen - Bild: TUM

Die Forscher erwarteten sich neue Ergebnisse im Bereich der sogenannten Spintronics, Nanoelektronik- Bausteine, die nicht nur die elektrische Ladung von Elektronen sondern auch ihr magnetisches Moment, den Spin, zur Informationsverarbeitung nutzen.

Während Peter Grünberg und Albert Fert den Nobelpreis 2007 noch für Arbeiten erhielten, die zu einem bedeutend schnelleren Auslesen von Daten führten, konzentriert sich die Forschung seit einigen Jahren auf die Frage, wie man magnetische Informationen durch elektrische Ströme direkt in Materialien schreiben kann. Problematisch sind dabei jedoch bislang die erforderlichen extrem hohen Stromstärken, deren Nebeneffekte selbst in Nanostrukturen kaum zu bändigen sind. Da die Skyrmionen sich mit 100.000 mal niedrigeren Stromstärken bewegen lassen, ist das Interesse in Wissenschaft und Industrie extrem groß.

Schon bei der Entdeckung der magnetischen Wirbel war klar, dass Mangansilizium nicht das einzige Material bleiben würde, in dem solche Skyrmionen erzeugt werden können. Das bestätigte sich. Inzwischen haben japanische Forscher nachgewiesen, dass es möglich ist, einzelne Wirbel zu erzeugen und eine Gruppe von Physikern des Forschungszentrums Jülich sowie der Universitäten Hamburg und Kiel wies nach, dass die magnetischen Wirbel auch auf Oberflächen erzeugt werden können. Aus nur 15 Atomen bildeten sie ein Informations-Bit. Für ein magnetisches Bit einer heutigen Festplatte benötigt man dagegen etwa eine Million.

Wie allerdings die Information geschrieben, geändert und ausgelesen werden könnte, blieb ein Problem. Bisher verwendete das Team um Professor Pfleiderer die Neutronenstrahlung der benachbarten Forschungs- Neutronenquelle FRM II der TU München, um die Materialien zu untersuchen. "Wir können mit den Kristallen, die wir in unseren Labors im Physik- Department herstellen, direkt hinüber gehen und mit Neutronen die magnetische Struktur, deren Dynamik und viele andere Eigenschaften messen," sagt Christian Pfleiderer.

Mit Hilfe der Neutronenstrahlung konnten die Wissenschaftler nachweisen, dass selbst geringste Stromstärken ausreichen, um die magnetischen Wirbel zu verschieben. Nun haben die Physiker eine Methode entwickelt, mit der sie die aus Spinwirbeln bestehenden Skyrmionen rein elektronisch bewegen und vermessen können. „Bewegen sich die magnetischen Wirbel im Material, so erzeugen sie ein elektrisches Feld,“ sagt Christian Pfleiderer. „Und das können wir nun mit im Labor verfügbarer Elektronik messen.“

Während man derzeit mit einem Strom im Schreib/Lesekopf einer Festplatte ein Magnetfeld erzeugt, um das Material an einer Stelle der Festplatte zu magnetisieren und ein Informationsbit zu schreiben, kann man die Skyrmionen direkt und mit sehr kleinen Strömen bewegen. „Damit sollte es möglich sein, Speicherung und Verarbeitung von Daten wesentlich kompakter und energetisch sehr viel effizienter zu gestalten“, sagt Christian Pfleiderer.

Bisher sind allerdings für die Messung der Effekte sehr tiefe Temperaturen nötig. Im Rahmen eines aus Mitteln des European Research Council geförderten Projekts entwickeln die Wissenschaftler derzeit neue Materialien, die Skyrmionen auch bei Raumtemperatur nutzbar machen sollen. Bis die ersten elektronischen Bauteile mit dieser Technologie auf den Markt kommen, ist jedoch noch einiges an Forschungsarbeit zu leisten. ... Bis dahin herzlichen willkommen beim zweiten "Softletter" in Folge:

Strukturwandel und internationale Vernetzung dominieren Intergeo 2013
http://www.baulinks.de/bausoftware/2013/0015.php4
Die 19. Auflage der Intergeo, der Kongressmesse für Geodäsie, Geoinformation und Landmanagement, will sich u.a. mit der Bedeutung des wirtschaftspolitischen Strukturwandels auseinandersetzen. Essen ist dabei als Messestandort vom 8. bis 10. Oktober 2013 prädestiniert den Wandel von der Montan- zur Technologie- und Dienstleistungsregion aufzuzeigen. weiter lesen

GAEB-Zertifikat für Nevaris von Auer / Nemetschek
http://www.baulinks.de/bausoftware/2013/0014.php4
Mit Nevaris hat die Nemet­schek-Gruppe Ende 2012 eine neue, ganzheitliche Software für den AVA-Markt veröffentlicht, die dann auf der BAU einem breiten Publikum präsentiert wurde - bereits ausgestattet mit dem GAEB-Zertifikat des Bundesverbandes Bausoftware e.V.(BVBS). weiter lesen

California.pro Version 4 mit starkem BIM-Fokus
http://www.baulinks.de/bausoftware/2013/0013.php4
Die Münchener G&W Software Entwicklung GmbH hat auf der BAU die Version 4 ihrer durchgängigen AVA-Software und Baumanagement­lösung California.pro mit zahlreichen neuen Funktionen vorgestellt. Die Version 4 ist für Windows 8, Windows-Server 2012 und SQL-Server 2012 freigegeben. weiter lesen

ORCA AVA 2013 mit neuem Workflow- und Nachtragsmanagement
http://www.baulinks.de/bausoftware/2013/0012.php4
Optimierung der Arbeitsabläufe und mehr Transparenz standen im Mittelpunkt der Weiterentwicklung der ORCA AVA. Das Workflow-Management bietet die Möglichkeit zur differenzierten Kennzeichnung verschiedener Sachverhalte und Bearbeitungsstände. Im Nachtragsmanagement wird jede Nachtragsposition gemäß den Vorgaben aus VOB/VHB und GAEB ausführlich dokumentiert. weiter lesen

Aufmaß mit MWM Libero auch auf Windows 8 Tablets
http://www.baulinks.de/bausoftware/2013/0011.php4
Das Bonner Softwarehaus MWM Software & Beratung GmbH bietet ab sofort für die Bereiche Aufmaß, Mengen- und Massenermittlung sowie Bauabrechnung das Programm MWM Libero auch für Windows 8 Tablets an. weiter lesen

Neues App Center des Messtechnik-Spezialisten Faro ist online
http://www.baulinks.de/bausoftware/2013/0016.php4
3D-Laserscans sind eine ideale Basis für vollständige 3D-Gebäudedoku­mentationen. Dazu liefern sie alle Maße der erfassten Gebäude samt ihrer Einbauten – genauso von Fassaden und Grundstücken. Mit neuen PlugIn-Apps für die Scan-Verarbeitungssoftware von Faro, lassen sich zudem Flächen und Volumen mit einfachen Werkzeugen ermitteln. weiter lesen

BIM4You verspricht Projektplanung und Steuerung ohne Medienbrüche
http://www.baulinks.de/bausoftware/2013/0010.php4
Entwickeln, Planen, Bauen, Nutzen - BIM4You berührt alle Phasen im Lebenszyklus eines Bauprojekts. Damit haben die BIB GmbH aus Offen­burg und die BRZ Deutschland GmbH aus Nürnberg in einer strategischen Partner­schaft eine durchgängige BIM-Lösung geschaffen, die eine Projektplanung und Steu­erung ohne Medienbrüche verspricht. weiter lesen

RIB erweitert iTWO um modellbasierte Kostenplanung
http://www.baulinks.de/bausoftware/2013/0009.php4
RIB hat die BIM-5D-Softwarelösung iTWO um die Möglichkeit erweitert, Kosten modellorientiert über die Elementmethode im Objektbuch zu ermit­teln. Damit sollen Architekten und Ingenieure bereits in einer sehr frühen Planungsphase in der Lage sein, auf Basis eines 3D-Geometriemo­dells und Kostenelementen eine schnelle Kostenplanung vorzunehmen. weiter lesen

Impressum | Datenschutz © 1997-2018 ARCHmatic - Alfons Oebbeke (Google+, XING, linkedin)
ANZEIGE