Jeder Besitzer eines mobilen Computers kennt das Problem: Den leistungsfähigen Geräten geht oft viel zu schnell die Puste aus, da der Akku wie von Zauberhand schon wieder leer ist. Gerade aktuelle Smartphones sind davon betroffen, denn diese halten oft nur knapp einen Arbeitstag durch, bevor sie wieder dringend an die Steckdose müssen. Schuld daran ist die herkömmliche Halbleiter-Elektronik, die zur Datenverarbeitung die elektrische Ladung von Elektronen nutzt. Doch die Miniaturisierung von Halbleiter-Bauelementen stößt bald an ihre Grenzen und deshalb wird schon lange nach einem neuen Konzept für Speicher- und Logik-Bauteile auf kleinstmöglicher Skala gesucht.
Einen vielversprechenden Ansatz bietet die Spintronik. Bei dieser Technologie wird nicht die Ladung der Elektronen genutzt, sondern deren "Spin". Dieser Elektronen-Spin ist eine quantenmechanische Eigenschaft und kann vereinfacht als Drehung der Elektronen um ihre eigene Achse verstanden werden. Diese Drehung erzeugt ein magnetisches Moment und daher kann man ein einzelnes Elektron stark vereinfacht als winzige Kompassnadel ansehen, die, je nachdem wie herum sich das Elektron dreht, nach Norden oder Süden zeigt.
Die dreieckigen Strukturen in der Animation sind Kobalt-Inseln und die gelben Kugeln symbolisieren Eisen-Atome. Die roten und grünen Pfeile zeigen die magnetische Ausrichtung, also den Spin, an. Zeigen die Spins einer oder beider Eingabe-Inseln nach oben (A-C), so wird auch der Spin des Ausgabe-Atoms nach oben ausgerichtet. Zeigt der Spin von beiden Inseln nach unten (D), dann zeigt auch der Spin der Ausgabe nach unten.
Exponat "Verschiedene Intel Pentium-CPUs"
Keine Nano-Spintronik! Das Exponat dient als Referenzobjekt!
Abgebildet sind Intel Pentium-Hauptprozessoren aus verschiedenen Jahren. Die Entwicklung der auf Silizium basierenden Computerprozessoren war in den letzten Jahrzehnten eine unglaubliche Erfolgsgeschichte: Hatten die kleinsten Einheiten auf der INTEL CPU Pentium III im Jahr 1999 noch eine Strukturgröße von 180 Nanometern, liegen aktuelle Modelle bei Strukturgrößen von weit unter 20 Nanometer.
Anwendung: Herkömmliche Hauptprozessoren für Notebooks, Desktop-Computer, Smartphones usw.
Intel Corporation
2200 Mission College Blvd. Santa Clara, CA 95054-1549, USA
Internet: http://www.intel.de
Exponat "Nano-Spintronik-Logikbauteil-Modell"
Ausgestellt wird ein Modell zur Veranschaulichung eines Spintronik-Logik-Bauteils. Im Gegensatz zur herkömmlichen Halbleiter-Elektronik, wie z. B. in den verschiedenen Intel-Prozessoren, wird bei der Spintronik nicht die Ladung von Elektronen für die Informationsverarbeitung genutzt, sondern die quantenmechanische Eigenschaft "Elektronen-Spin".
Anwendung: Zukünftige Computerbausteine, die atomar klein wären, bis zu 10.000 Gigahertz schnell und fast ohne Stromverbrauch arbeiten könnten
Universität Hamburg, Fachbereich Physik
Arbeitsgruppe "Rastersondenmethoden" von Prof. Dr. R. Wiesendanger
Jungiusstraße 11A, 20355 Hamburg
http:/www.nanoscience.de
