Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Spintronik: Chemiker und Physiker suchen nach neuen Materialien für die Informationstechnologie

08.07.2004


Spin des Elektrons soll genutzt werden. DFG unterstützt Forschergruppen der Universitäten Mainz und Kaiserslautern.



Co2Cr0.6Fe0.4Al - so oder so ähnlich könnte die chemische Formel für das Material der Zukunft lauten: ein Material, aus dem potentiell noch kleinere Datenspeicher mit noch höheren Speicherdichten gebaut werden können. Dieses Material wurde von der Arbeitsgruppe unter Leitung von Univ.-Prof. Dr. Claudia Felser vom Fachbereich Chemie und Pharmazie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz entdeckt und ist inzwischen als Patent angemeldet. Auf der Suche nach neuen magnetischen Materialien, die die bisherige Elektronik auf Basis von Siliziumchips ersetzen könnten, arbeiten nun schon seit einiger Zeit Forscher der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und der Technischen Universität Kaiserslautern zusammen. Sie erhalten Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), die das Gemeinschaftsprojekt exzellent beurteilt hat und die Einrichtung einer neuen DFG-Forschergruppe zum Thema "Neue Materialien mit hoher Spinpolarisation" finanziell unterstützt. "Mit der exzellenten Beurteilung durch die DFG und ihrer finanziellen Förderung kann unser eingespieltes Forscherteam dieses zukunftsträchtige Gebiet der Informationstechnologie künftig noch intensiver bearbeiten", erklärte Univ.-Prof. Dr. Claudia Felser vom Institut für Anorganische Chemie und Analytische Chemie der Johannes Gutenberg-Universität. Insgesamt arbeiten in der Forschergruppe zehn Arbeitsgruppen mit insgesamt 60 Wissenschaftlern zusammen.



Die Spin-Elektronik oder Spintronik verfolgt ein neues Konzept zur Verarbeitung von Daten, bei dem nicht nur die elektrische Ladung, sondern auch die Eigenrotation von Elektronen genutzt wird. Dieser sogenannte "Spin" stellt eine Drehung des Elektrons um ihre eigene Achse dar. Je nachdem ob die Drehung im Uhrzeigersinn oder gegen ihn erfolgt, ist von "Spin Up" oder "Spin Down" die Rede. Für eine praktische Nutzung soll das eingesetzte Material über eine möglichst hohe Spinpolarisation verfügen, d.h. möglichst viele Elektronen sollen sich in der gleichen Richtung ausrichten. Zudem soll das Material eine hohe Spinpolarisation an der sogenannten "Fermi-Kante" aufweisen, das ist eine Art Trennlinie zwischen mit Elektronen besetzten und unbesetzten Zuständen, an der der Strom geleitet wird. "Das Traummaterial für die Spintronik würde eine 100prozentige Spinpolari-sation an der Fermi-Kante zeigen," erläutert Prof. Felser, die zusammen mit Prof. Dr. Burkard Hillebrands aus Kaiserslautern dem Team aus Chemikern und Physikern vorsteht. "Bis heute hat noch kein geeignetes Material den Weg vom Forschungslabor zur technischen Anwendung geschafft."

Die Forschergruppe um Felser und Hillebrands hofft, bei den halbmetallischen Ferromagneten und hier insbesondere den Verbindungsklassen Heusler-Verbindung und Doppelperowskite fündig zu werden. Vor allem soll das neue Material die gewünschten Eigenschaften auch bei Raumtemperatur zeigen. Denn für tiefe Temperaturen sind solche Materialien schon bekannt. "Entweder war bisher die Spinpolarisation und damit der Magnetwiderstand zu klein oder die sogenannte Curie-Temperatur zu niedrig, so dass der Effekt nur bei Temperaturen weit unterhalb der Raumtemperatur auftrat", erklärt Prof. Felser die Schwierigkeiten.

Nach ihrer Darstellung besteht gerade bei den Heusler-Verbindungen - hierzu gehört Co2Cr0.6Fe0.4Al - und den Doppelperowskiten - wie etwa Sr2FeMoO6 - großer Forschungs- und Entwicklungsbedarf. "Wir wollen zuerst ein besseres physi-kalisches Verständnis der Magnetwiderstandseffekte dieser Materialien erhalten und diese Erkenntnisse dann für die Herstellung verbesserter Materialien nutzen", so die Wissenschaftlerin. Erste Erfolge einer japanischen Forschergruppe mit der Heusler-Verbindung Co2Cr0.6Fe0.4Al unterstützen die Einschätzung, dass gerade diese Verbindungen das Material für die Bauteile der Zukunft sein könnten. Heusler-Verbindungen wurden bereits 1983 als halbmetallische Ferromagneten identifiziert. Einzelne Metalle der Verbindungen wie beispielsweise Aluminium oder Chrom sind nicht magnetisch, die Verbindungen selbst sind es schon. Viele dieser Verbindungen zeigen eine hohe Curie-Temperatur, die Temperatur bis zu der die Verbindungen magnetisch sind, was als Voraussetzung für eine hohe Spinpolarisation an der Fermi-Kante gilt.

In der Informationstechnologie könnten die neuen Materialien bei Leseköpfen in magnetischen Festplatten, für Positions- und Winkelsensoren und magnetisch frei adressierbare Speicher (sogenannte MRAM oder magnetic random access memo-ry) zur Anwendung kommen. Bei Speichermedien könnte somit auf viel weniger Platz mehr gespeichert werden und im Gegensatz zu herkömmlichen Siliziumchips würden die Informationen fest gespeichert und bei einem Stromausfall nicht verloren gehen.

Kontakt und Informationen:

Institut für Anorganische Chemie und Analytische Chemie
Prof. Dr. Claudia Felser
Tel. 06131/39-26266, Fax -26267
E-Mail: felser@mail.uni-mainz.de

Petra Giegerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.magnetoresistance.de

Weitere Berichte zu: Elektron Heusler-Verbindung Spinpolarisation Spintronik

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscher finden neue Ansätze gegen Wirkstoffresistenzen in der Tumortherapie
15.12.2017 | Universität Leipzig

nachricht Moos verdoppelte mehrmals sein Genom
15.12.2017 | Philipps-Universität Marburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Im Focus: First-of-its-kind chemical oscillator offers new level of molecular control

DNA molecules that follow specific instructions could offer more precise molecular control of synthetic chemical systems, a discovery that opens the door for engineers to create molecular machines with new and complex behaviors.

Researchers have created chemical amplifiers and a chemical oscillator using a systematic method that has the potential to embed sophisticated circuit...

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltrekord: Jülicher Forscher simulieren Quantencomputer mit 46 Qubits

15.12.2017 | Informationstechnologie

Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke

15.12.2017 | Verfahrenstechnologie

Forscher vereinfachen Installation und Programmierung von Robotersystemen

15.12.2017 | Energie und Elektrotechnik