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Nanokontakt mit gigantischem Magnetwiderstand

Von Rainer Scharf

Erst seit die Leseköpfe von Computerfestplatten den Riesenmagnetwiderstand dünner Schichten ausnutzen, sind Speicherkapazitäten von vielen Gigabyte möglich geworden. Doch der Riesenmagnetwiderstand wird noch um ein Vielfaches übertroffen von der Widerstandsänderung nanometergroßer Nickelkontakte in schwachen Magnetfeldern, wie Forscher der State University of New York in Buffalo jetzt berichten. Damit wären sogar noch tausendfach größere Speicherdichten möglich.

Die von Harsh Chopra und Susan Hua untersuchten Kontakte bestehen jeweils aus einem Cluster von ferromagnetischen Nickelatomen, der zwei Nickeldrähte miteinander verbindet. Da ein solcher Cluster nur einige Atome breit ist, können ihn die Leitungselektronen durchqueren, ohne mit einem der Nickelatome zusammenzustoßen. Bei diesem ballistischen Transport der Elektronen durch den Cluster tritt indes die magnetische Wirkung der Nickelatome auf die Elektronen um so deutlicher zu Tage.

Die Cluster hatten normalerweise einen elektrischen Widerstand von einigen Ohm. Wurden sie aber einem Magnetfeld von etwa 200 Gauß ausgesetzt, so nahm ihr Widerstand um mehr als das Dreißigfache zu. Der "ballistische Magnetwiderstand" ist damit etwa dreißigmal stärker als der in Computerfestplatten genutzte Riesenmagnetwiderstand. Wie es zu dieser enormen Zunahme des Widerstands kommt, ist derzeit noch unklar.

Da die Nickelkontakte so extrem klein sind und sehr empfindlich auf Magnetfelder reagieren, könnte man mit ihnen sogar noch magnetische Bits auf einer Festplatte auslesen, die nur nanometergroß sind. Dazu müsste man die Widerstandsänderung des Nickelkontaktes messen, wenn er sich über die magnetischen Bits hinwegbewegt. Auf diese Weise ließen sich möglicherweise Speicherdichten von Terabit pro Quadratzoll erreichen. 
 

Quelle
Harsh Deep Chopra and Susan Z. Hua. Ballistic magnetoresistance over 3000% in Ni nanocontacts at room temperature. Physical Review B 66, 020403 (2002).
http://link.aps.org/abstract/PRB/v66/e020403

Kontakt
http://www.mae.buffalo.edu/people/faculty/chopra/

Weitere Informationen
http://www.aip.org/enews/physnews/2002/split/595-1.html
http://www.aip.org/mgr/png/2002/155.htm
http://physicsweb.org/article/news/6/7/3

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