Im Gegensatz zu herkömmlichen Chips bleiben bei der nichtflüchtigen Variante Informationen auch ohne Stromversorgung gespeichert. Den zu Grunde liegenden Effekt nutzt die Halbleiter-Branche zwar bereits. Worauf er beruht, war aber bislang nicht in der Tiefe erforscht.
Hinter den nichtflüchtigen Speichern steht eine Metall-Sauerstoff-Verbindung mit wahren Chamäleon-Eigenschaften: Das Oxid des chemischen Elements Mangan verwandelt sich durch äußere Einflüsse von einem Isolator in einer Stromleiter.
Wie es zu diesen "kolossalen Widerstandsveränderungen" kommt, lag bislang im Dunklen. Bekannt war, dass sich die Elektronen der Manganate durch starke elektrische und magnetische Kräfte gegenseitig beeinflussen. Sie bewirken sogar eine Verschiebung der Atome aus den idealen Positionen des Kristallgitters.
Physiker bezeichnen diese "bekleideten" Elektronen auch als Polaronen. Mit Hilfe moderner Mikroskopie konnten die Forscher nun die räumliche Anordnung der Polaronen beobachten.
Diese klumpen sich in einem geordneten Kristallmuster zusammen. Dadurch büßen sie ihre Beweglichkeit und somit die elektrische Leitfähigkeit ein. Äußere elektrische Felder können zu einem Zerfall der Kristalle führen. Es entsteht eine so genannte Polaronenflüssigkeit, der Widerstand nimmt ab.
Nano-Spitze machte Abläufe mikroskopisch sichtbar
Man habe diesen Prozess mittels einer genau positionierten Nano-Spitze sichtbar machen können, teilen die Materialphysiker der Georg-August-Universität in Göttingen mit. Diese neuen Grundlagen könnten der Entwicklung nichtflüssiger Speicher einen Schub geben, meinen die Wissenschaftler. In den Chips werden Informationen in unterschiedlichen Widerstandszuständen des Manganats abgelegt, die durch kleine elektrische Impulse geschaltet werden.