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Max-Planck-Institut: Im luftleeren Raum Atomen auf der Spur

Uhr | Aktualisiert 24.03.2011 16:43 Uhr
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Ultrahochvakuumkammer

Ultrahochvakuumkammer (FOTO: GITTE KIEßLING)

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Wissenschaftler analysieren kleinste Strukturen magnetischer Materialien für neue Erkenntnisse in der Computertechnik.
Halle (Saale)/MZ. 

Ein sternenklarer Nachthimmel vermittelt das Gefühl, dass es dort oben in den Weiten des Universums unglaublich viel geben muss. Tatsächlich aber ist der interstellare Raum entsetzlich leer und besteht zum größten Teil aus - Nichts. Während auf der Erde auf einen Kubikzentimeter Luft etwa 100 Trillionen Teilchen kommen, beträgt die mittlere Dichte im gesamten Weltraum gerade mal ein Teilchen pro Kubikmeter. Die Forscher sprechen von einem vollkommenen Vakuum.

Eben diesen Zustand der absoluten Leere benötigen die Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik für ihre Experimente am kleinsten Baustein, der das Innerste der Welt zusammenhält - dem Atom und seinen Elektronen.

In der Halle des Instituts auf dem Weinberg Campus stehen zwei monströse Apparaturen mit Bullaugen und Edelstahlröhren, an die Schläuche, Pumpen und Messfühler angeschlossen sind. Eine davon ist hier im Bild zu sehen. In diesen Systemen wird das für die Experimente benötigte Ultrahochvakuum erzeugt. Um die magnetischen Strukturen im Nanometerbereich zu untersuchen, dürfen weder Wasser- noch Luftmoleküle vorhanden sein. Diese würden sich ansonsten auf der Probe, die nur eine Atomschicht dick ist, ablagern und deren Struktur verdecken.

Spintronik nennt sich das noch junge Forschungsgebiet, dessen Verfahren von den Physikern am Max-Planck-Institut erprobt werden und die Computertechnologie in Zukunft nachhaltig beeinflussen könnten. Die Analyse atomarer Strukturen magnetischer Stoffe ist eine wesentliche Grundlage für das Verständnis physikalischer und chemischer Prozesse in so genannten Nanomaterialien.

So haben die Forscher in Halle einen Weg gefunden, den Zustand eines nur wenige Atome großen Nanomagneten gezielt ein- bzw. auszuschalten. Oder anders ausgedrückt: zwischen den Zuständen "0" und "1" zu wechseln. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen ist es denkbar, mehr Daten auf engerem Raum zu speichern. So können Festplatten gebaut werden, die nicht nur kleiner und schneller sind, sondern auch weniger Energie verbrauchen als bisherige Modelle. Auch der zeitaufwändige Prozess, den Computer hochzufahren, könnte damit bald Vergangenheit sein.

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