Rechnen mit paramagnetischen Spinanregungen

Spitze eines Rastertunnelmikroskops

Wenn Speicherung und Verarbeitung von Informationen mit einzelnen Atomen möglich wäre, könnten heutige Rechen- und Speicherkapazität um ein Vielfaches steigen. Mit diesem Ziel untersuchen Forscher vor allem Atome, die ein magnetisches Moment besitzen. Die gezielte Ausrichtung dieser Momente soll bei diesen Ansätzen als Informationseinheit dienen.

Forscher aus Jülich zeigen nun, dass auch nichtmagnetische Materialien mit Gewinn in die Untersuchungen einbezogen werden können. Sie fanden mit Hilfe von Computersimulationen heraus, dass Atome aus der Gruppe der Übergangsmetalle sich magnetisch anregen lassen – obwohl sie kein magnetisches Moment besitzen.

Diese so genannten paramagnetischen Spinanregungen eignen sich zwar nicht als stabile Speicher für Daten, aber vielleicht einmal als Recheneinheit. Weil für die Anregungen weniger Energie benötigt wird als für die Ausrichtung magnetischer Momente, könnten sie künftig energieeffizientes Rechnen auf engstem Raum ermöglichen.

Die Forscher schlagen vor, die von ihnen berechneten paramagnetischen Anregungen für weitere Erkenntnisse künftig mit Hilfe von Rastertunnelmikroskopie zu messen.

Bild: Die grauen Kugeln stellen die Spitze eines Rastertunnelmikroskops dar. Goldene Kugeln zeigen die Oberfläche an, auf der ein nichtmagnetisches Atom (rot) angeheftet ist. © Forschungszentrum Jülich