Kunststoff soll Datenspeicher sparsamer machen
Forschende der TU Chemnitz haben ein Verfahren verbessert, mit dem sich magnetische Materialien energiesparender steuern lassen. Statt flüssiger Elektrolyte nutzen sie Kunststoffe.
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Diese porösen Kunststofffolien können kleine Mengen Flüssigkeit speichern. Forschende der TU Chemnitz haben sie als Elektrolyte eingesetzt, um die magnetischen Eigenschaften von Materialien gezielt zu verändern. © Danny Quint
In vielen unserer elektronischen Geräte stecken magnetische Materialien. Wichtig sind sie zum Beispiel, wenn wir Fotos, Videos oder Dokumente speichern wollen. Festplatten nutzen dafür winzige Bereiche, deren Magnetisierung sich gezielt verändern lässt. Auf diese Weise können dort Informationen geschrieben und später wieder überschrieben werden.
Doch das Umschalten kostet Energie. Forschende der Technischen Universität Chemnitz untersuchen deshalb ein Verfahren, mit dem sich magnetische Eigenschaften durch kleine elektrische Ströme verändern lassen. Einen wichtigen Bestandteil solch einer Technik konnten sie nun verbessern. Das könnte künftig sparsamere Datenspeicher ermöglichen.
Kunststoffe statt flüssiger Elektrolyte
Die Forschenden nutzen dafür einen Trick. Der funktioniert so ähnlich wie eine Batterie. Mithilfe von Strom setzen sie eine chemische Reaktion in Gang, die das magnetische Material verändert. Dadurch lassen sich seine magnetischen Eigenschaften gezielt steuern. Das Verfahren heißt Magneto-Ionik.
Damit das funktioniert, müssen sich elektrisch geladene Teilchen bewegen. Dafür sorgt ein sogenannter Elektrolyt. Bisher werden dafür meist Flüssigkeiten verwendet. Doch die können auslaufen und müssen deshalb sicher verpackt werden. Außerdem können unerwünschte chemische Reaktionen auftreten. So kann sich beispielsweise Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufspalten. Das verbraucht zusätzlich Energie.
Das Team um Prof. Karin Leistner, Inhaberin der Professur für Elektrochemische Sensorik und Energiespeicherung, suchte deshalb nach einer Alternative zu flüssigen Elektrolyten. Gemeinsam mit Forschenden der der Professur für Polymerchemie, unter der Leitung von Prof. Michael Sommer, testete es verschiedene Elektrolyte auf Kunststoffbasis. Darunter waren eine dünne Folie, die etwas Flüssigkeit speichert, ein Gel und eine spezielle Membran.
Ein Baustein, aber noch kein fertiger Datenspeicher
Alle drei Varianten funktionierten. Die Forschenden konnten mit ihnen die magnetischen Eigenschaften sehr dünner Metallschichten verändern. Dabei ließ sich der magnetische Zustand besser wieder zurückschalten als mit herkömmlichen flüssigen Elektrolyten. Außerdem benötigte der Vorgang weniger Energie. Denn bei den neuen Materialien traten weniger unerwünschte chemische Reaktionen auf. Dadurch ging weniger Energie verloren.
Die Versuche zeigen, dass sich die magnetischen Eigenschaften der Materialien schon mit geringer elektrischer Spannung verändern lassen. Für einen Einsatz in elektronischen Geräten ist allerdings noch weitere Forschung nötig. Die Chemnitzer Entwicklung ist bislang ein Ergebnis aus dem Labor, kein fertiger Datenspeicher.
Die neuen Materialien könnten einen weiteren Vorteil bieten: Sie ließen sich möglicherweise leichter in elektronische Bauteile einbauen. Anders als bei herkömmlichen flüssigen Elektrolyten wäre dafür kein starres Gehäuse als Auslaufschutz nötig. So könnten künftig auch biegsame Bauteile entstehen.
Originalpublikation:
M. Gößler, R. Weber, M. Sommer, and K. Leistner, “ Magneto-Ionic Devices With Polymer-Based Electrolytes.” Advanced Functional Materials (2026): e78857.
