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Geordnete Magnetschichten dank Teilchenbeschuss

Computersimulationen im Forschungszentrum Rossendorf legen Grundlage für neuartige und kostengünstige Massenspeicher-Technologie

Dresden, 27. November 2003. Wie kürzlich in der renommierten Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht, haben Physiker des Forschungszentrums Rossendorf (FZR) gemeinsam mit französischen Forschern des Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) und der Französischen Atomenergie-Kommission CEA eine einfache Methode gefunden, mit der die verschiedenen Atome einer metallischen Legierung regelmäßig wie ein „Atommuster“ auf die Kristallgitterplätze verteilt werden. Die neue Methode funktioniert schon bei relativ niedrigen Temperaturen, z.B. für Legierungen aus Eisen und Platin bei 200 bis 300°C; bisher benötigte man hierfür mindestens 600°C. Mit magnetischen Schichten aus geordneten Eisen-Platin-Legierungen lassen sich neue, um ein Vielfaches höhere Speicherkapazitäten für Festplatten herstellen.

Wie funktionieren diese neuen Festplatten? In der Magnetschicht gängiger Festplatten werden beim Schreiben in die kreisförmigen Spuren kleine Abschnitte so magnetisiert, dass sich eine Kette aus Stabmagneten ergibt. Information kann gespeichert werden, weil die Stabmagnete entweder in oder entgegen die Spurrichtung zeigen. Die flach liegenden Stabmagneten benötigen jedoch viel Platz. Eine vielfach höhere Speicherdichte kann erreicht werden, wenn man die Stabmagneten aufrichtet, so dass die Nord- und Südpole senkrecht aus der Schicht weisen („vertical recording“). Allerdings benötigt man für diese Speichertechnik neue Magnetwerkstoffe wie die Eisen-Platin-Legierung und auch neue Produktionsverfahren.

Die Zusammenarbeit des FZR mit den französischen Partnern schafft die Grundlagen für solch ein neuartiges Produktionsverfahren. Durch Teilchenbeschuss kann man das gewünschte „Atommuster“ schon bei niedrigen Temperaturen erzeugen, eine wichtige Voraussetzung, denn die Materialien unter der dünnen Magnetschicht vertragen keine hohen Temperaturen. Teilchenbeschleuniger sind in breiter Variabilität im Forschungszentrum Rossendorf verfügbar, in der Mikroelektronikindustrie gehören Ionenbeschleuniger zur Standardausrüstung. Somit kann der Verfahrensschritt „Ionenbestrahlung“ kurzfristig in das großtechnische Herstellungsverfahren für magnetische Massenspeicher integriert werden.

Der Nobelpreiskandidat Louis Néel hatte übrigens bereits Anfang der 1960er Jahre die Idee, dass ein Ionenstrahl chemische Ordnung bei niedrigen Temperaturen erzeugen könnte. Aber erst durch die fruchtbare Zusammenarbeit zwischen dem FZR und französischen Kollegen konnte der Effekt experimentell nachgewiesen und theoretisch verstanden werden. Die Computersimulationen des FZR waren ein entscheidender Baustein für die Aufklärung und damit die Optimierung der Ionenstrahlbe-handlung von Magnetschichten.

Fachinformation:
Forschungszentrum Rossendorf (FZR)
Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung
Dr. Karl-Heinz Heinig
Tel.: 0351 260 3288
Fax: 0351 260 3285

Referenz: H. Bernas, J.-Ph. Attané, K.-H. Heinig, D. Halley, D. Ravelosona, A. Marty, P. Auric, C. Chappert, Y. Samson: "Ordering Intermetallic Alloys by Ion Irradiation: A Way to Tailor Magnetic Media", Phys. Rev. Letters, 91 (2003).

Schrittweise von der Unordnung zur Ordnung
(schwarz: Eisenatome; weiß: Palladiumatome)

Information:

Im Forschungszentrum Rossendorf (FZR) wird moderne Wissenschaft vom naturwissenschaftlichen Erkenntnisfortschritt bis zur Vorbereitung für die technologisch-wirtschaftliche Anwendung betrieben. Im Mittelpunkt des Forschungsprogramms stehen Arbeiten zur Struktur der Materie, zu den Lebenswissenschaften sowie zu Umwelt und Sicherheit. Dazu werden die 5 Großgeräte betrieben, die auch anderen nationalen und internationalen Nutzern - Universitäten, Forschungsinstitutionen, Unternehmen der Wirtschaft - zur Verfügung gestellt werden. Eines der Geräte befindet sich in Grenoble/Frankreich, das sechstes Großgerät, das Hochfeldlabor Dresden, wird derzeit aufgebaut.

Das FZR ist mit ca. 600 Mitarbeitern das größte Institut der Leibniz-Gemeinschaft (www.wgl.de) und verfügt über ein jährliches Budget von knapp 60 Mill. Euro. Davon stammen 7,5 Mill. Euro aus nationalen und europäischen Förderprojekten sowie aus Verträgen mit der Industrie. Die insgesamt 80 Leibniz-Institute in Deutschland betreiben anwendungsorientierte Grundlagenforschung im gesamtstaatlichen Interesse und werden deshalb von Bund und Ländern gemeinsam gefördert.

Pressekontakt:
Dr. Christine Bohnet
Vorstandsreferentin Öffentlichkeitsarbeit
Forschungszentrum Rossendorf (FZR)
Tel.: 0351 260 2450
Fax: 0351 260 2700

Postanschrift:
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