Der magnetoelektrische Effekt als neues Lese-Schreib-Verfahren für Festplatten

Moderne Festplatten können mehr als 200 Gigabit auf einem Quadratzoll speichern. Immer schwieriger wird es jedoch, die entsprechend kleinen Segmente im Nanometerbereich auch zu beschreiben oder davon zu lesen. In einer vor kurzem im „Journal of Applied Physics “ veröffentlichten Studie hat nun Marian Vopsaroiu ein Lese-Schreib-Verfahren vorgestellt, mit Hilfe dessen eine wesentlich größere Speicherdichte ermöglicht werden könnte.
Normale Festplatten auf dem heutigen Stand der Technik arbeiten mit dem so genannten „magnetoresistiven Effekt“. Der Leseschreibkopf fungiert dabei als Elektromagnet und setzt ein Bit auf einem Speichersegment, in dem er dieses magnetisiert. Um das entsprechende Bit wieder auszulesen, fährt der Kopf abermals über das entsprechende Speichersegment. Ein diesem Kopf fließender Strom erfährt durch das vom Speichersegment erzeugte magnetische Feld eine Änderung seines elektrischen Widerstandes. Auf diese Weise ist dann feststellbar, dass das Bit tatsächlich gesetzt ist. Für dieses Verfahren muss innerhalb des Kopfes natürlich sowohl beim Lesen als auch beim Schreiben ein permanenter elektrischer Strom fließen. Dies hat zum Beispiel die Nachteile der Erhitzung der Umgebung durch den Strom und einen erhöhten Stromverbrauch des Computers.
Vopsaroius Vorschlag hingegen basiert auf einem Prinzip, das keinen kontinuierlichen Strom im Kopf voraussetzt: Bestimmte Materialien können, wenn sie magnetisiert sind, selbst einen kleinen Spannungsimpuls induzieren. Diese Spannung kann beim Lesevorgang dann ihrerseits im Kopf registriert werden. Für den Schreibvorgang muss der Kopf lediglich selbst magnetisiert sein, er kommt ohne einen eigenen elektrischen Stromkreis aus. Man spart dadurch Platz und reduziert die Temperaturerhöhung durch Festplattenoperationen. Darüber hinaus lässt sich dieses System aus materialtechnischen Gründen mit kleineren Köpfen als herkömmliche L-S-Köpfe realisieren. Der Sensor könnte nach Angaben von Vopsaroiu auf bis zu 19 Nanometern verkleinert werden, dies entspricht einer fast fünfzigprozentigen Größenersparnis gegenüber heutigen handelsüblichen Systemen. Dies hängt jedoch davon ab, mit welchen Materialien der magneto-elektrische Effekt erzeugt wird. Darüber hinaus stellt der Zusammenbau solch kleiner Komponenten eine große Herausforderung dar. Daher bleibt abzuwarten, ob ein solches System bald zur Marktreife gelangt.

Literatur:
A new magnetic recording read head technology based on the magneto-electric effect. Marian Vopsaroiu, John Blackburn and Markys G Cain 2007 J. Phys. D: Appl. Phys. 40