Festplatte à la Hirn - die Inspiration Gehirn

Materialforschung geht in eine neue Dimension

Big Data, Cloud-Computing, Internet-live-Streaming– ein Leben ohne diese Technologien kann sich im Zeitalter von Facebook, Google, Youtube & Co. kaum noch jemand vorstellen. Diese Technologien wiederum sind ohne den Forscher nicht vorstellbar, der dafür die physikalischen Grundlagen geschaffen hat: Stuart Parkin. Mit seinen bahnbrechenden Arbeiten zu magnetischen Datenspeichermaterialien am IBM Almaden Research Center in Kalifornien gelang es ihm, die Datendichte auf Festplatten um einen Faktor 1000 zu erhöhen.  2014 wurde er für „den Schlüssel zum Big Data Zeitalter“ mit dem Millennium Technologie Preis der Finnischen Akademie für Technologie ausgezeichnet. Die mit einer Million Euro dotierte Ehrung gilt als eine Art Nobelpreis auf dem Gebiet technischer und medizinischer Innovationen.

Wende im Forscherleben

Genau der richtige Zeitpunkt also für eine Neuorientierung in einem Forscherleben. Und so wagte der renommierte Festkörperphysiker den Sprung von der US-amerikanischen Pazifikküste nach Halle an der Saale. Hier ist er seit April 2014 Direktor am Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik und Alexander-von-Humboldt-Professor an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg. Auf dem Weinberg Campus wird er seine Forschung an neuen Materialien und Konzepten für die Datenspeicherung der Zukunft fortsetzen. Für den drahtigen Engländer ist es nach Jahrzehnten bei IBM und an der Uni in Stanford auch eine Rückkehr nach Europa.

Neue Perspektiven in Halle

„Max-Planck-Direktor zu sein, ist einer der besten Jobs der Welt“, findet Parkin. „Für die Art der Langzeitforschung, die ich betreibe, bieten sich hier ein exzellentes Umfeld und exzellente Kollegen.“ Letztere betrachten ihn als absolute Bereicherung. Und Stuart Parkin wird weitere erstklassige Forscher nach Halle ziehen und der hochkarätigen Materialforschung hier weiteren Spin verleihen. Nicht zuletzt Dank seiner großen Stärke, grundlegend Neues bis in gewinnbringende Anwendungen zu entwickeln. Allein 90 Patente tragen seinen Namen.

Inspiration mit Spin

„Materialien künstlich herzustellen, ist für mich unglaublich interessant. Man stößt nicht nur in Bereiche vor, wo noch niemand war, sondern kann das dann auch noch in eine nützliche Anwendung verwandeln, die einen großen Einfluss auf die Gesellschaft haben, ja sie sogar verändern kann“, sagt Parkin. Zum Beispiel mit der Spintronik, einer Elektronik, die nicht nur auf der Ladung der Elektronen basiert sondern auch ihren Spin nutzt. Hierunter kann man sich eine Rotation um die eigene Achse vorstellen, die das Elektron in einen kleinen Magneten verwandelt. Dadurch ergeben sich ganz neue Möglichkeiten für den Transport und die Speicherung von Daten und neue logische Bauelemente. Die damit verbundenen Effekte haben bereits die von Parkin bei IBM entwickelte Festplattentechnologie ermöglicht. Aber das Potenzial des Spins ist damit noch lange nicht ausgeschöpft und wird den Physiker auch in Halle weiter inspirieren. 

Die nächsten Speicher-Revolutionen

Die nächste Spin-Revolution hat er schon in der Pipeline: Noch höhere Speicherdichten mit sogenannten 3D-Racetrack-Speichern. Das sind Schlaufen aus Nanodraht, die wie bei einem Teppich senkrecht stehen und damit sehr hohe Speicherdichten ermöglichen. In ihnen kann das Magnetfeld – in kleine unterschiedlich gepolte Abschnitte gestückelt – am Lesekopf vorbei hin und her wandern, angetrieben von spinbeladenen Strompulsen.

Die Zukunft aber, so glaubt Parkin, liegt in kognitiven Speichern, die so ähnlich arbeiten wie das menschliche Gehirn. Das besticht durch seine unglaubliche Effizienz. Kognitive Computer lösen Probleme ganz anders als herkömmliche: Sie gehen nicht komplexe vorgeschriebene Wege von A nach B sondern passen sich an die Aufgabe an und bieten den kürzesten Weg. Das liefert zwar nicht immer die exakte, aber eine für viele Fälle ausreichend gute Lösung. Natürlich braucht es auch für dieses naturnahe Konzept neue künstliche Materialien und Herstellungstechniken, eine Herausforderung, für die Halle dem Physiker exzellente Voraussetzungen bietet.

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