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 Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers
28.04.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Forschungsteam entdeckt Mechanismus zur Aktivierung der Reproduktion bei Pflanzen
28.04.2017 | Universität Hamburg

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: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie