Magnetisch und flexibel: Diese Eigenschaften vereint ein neuer Kunststoff, den US-Forscher als Grundlage für einen zukünftigen Spintronik-Computer nutzen wollen. Statt mit Elektronen selbst – wie in heutigen Silizium-Chips – könnte künftig die magnetische Ausrichtung von Elektronen, der Spin, für die Kodierung von digitalen Nullen und Einsen genutzt werden. Ihre Ergebnisse präsentieren sie im Fachblatt “Advanced Materials” (Vol. 14, S. 1230).
Mit unserer letzten Studie haben wir gezeigt, dass man alle Spintronik-Bauteile aus Plastik herstellen kann, sagt Arthur Epstein, Materialforscher an der Ohio State University in Columbus. Er und seine Kollegen untersuchten die Kunststoffverbindung Vanadium-Tetracyanoethanid. Verlieren herkömmliche Spintronik-Kandidaten schon bei rund 50 Grad Celsius alle magnetischen Eigenschaften, zeigte das Plastik-Material magnetische Eigenschaften bis etwa 100 Grad. Ein Computer-Chip, der auf diesem Material aufbaut, bräuchte dadurch nicht mehr aufwändig gekühlt werden.
Auf der Suche nach Rechen-Prinzipien für die Computerära nach den heutigen Halbleiter-Chips gilt die Spintronik als aussichtsreicher Ansatz. “0” und “1” wird nicht mehr durch die Ladung von Elektronen kodiert, sondern durch den Spin dieser Teilchen. Je nach Drehrichtung – Spin hoch oder Spin runter – ergeben sich diese digitalen Basiswerte. Dieser Spin kann über ein winziges Magnetfeld geschaltet werden.
Da der Spin nach einem Schaltvorgang auch ohne Stromzufuhr in den Elektronen im Kunststoff erhalten bleibt, könnte sich ein Computer die letzte Einstellung vor dem Abschalten merken. Wichtige Daten gingen auch bei einem Rechner-Absturz nicht verloren. Zudem erübrigt sich mit solchen zukünftigen Spintronik-Chips das zeitaufwändige “Booten” eines Computers.
Mit weiteren Entwicklungen könnten magnetische Kunststoffe sogar zu flexibelen Computer-Chips führen, die problemlos in mobile Geräte oder sogar in intelligente Kleidung, so genannte “Wearables”, eingesetzt werden könnten. Für die Herstellung solcher Plastikschaltkreise wollen die Wissenschaftler das Lithografie-Verfahren bei Silizium-Chips durch das einfache Drucken dieser Kunststoff-Elektronik nach dem Prinzip eines Tintenstrahldruckers ersetzen.
Jan Oliver Löfken
