Sehr individuell: magnetische Nanopartikel

Helmholtz-Preis für Metrologie geht an zwei junge Physiker der Universität Regensburg

Wo wird die Informationsgesellschaft in Zukunft ihre Bits ablegen? Gewiss auch in magnetischen Nanopartikeln, die – in großer Zahl dicht gepackt – als Speichermedium fungieren werden. Jedes Bit würde dann in der Magnetisierungsrichtung eines einzelnen Partikels stecken und die Umkehrung dieser Magnetisierung änderte das Bit von Null auf Eins oder umgekehrt. Dieser „Schreib-Prozess“ hängt jedoch sehr empfindlich von der geometrischen Form der Nanopartikel ab, wie Thomas Uhlig und Martin Heumann an der Universität Regensburg herausfanden. Für ihre Untersuchungen, die nur mit einer sehr spezialisierten Messtechnik möglich sind, wurden die beiden jungen Physiker aus der Arbeitsgruppe von Professor Josef Zweck mit dem diesjährigen Helmholtz-Preis für Metrologie ausgezeichnet, der mit 20.000 Euro dotiert ist.

Das Messgerät, mit dem Uhlig und Heumann den Nanopartikeln den „magnetischen Puls“ fühlen, ist ein Transmissions-Elektronenmikroskop. Die beiden Forscher konnten das Mikroskop soweit modifizieren, dass sie Abbildungen der magnetischen Konfigurationen, kombiniert mit mikromagnetischen Messungen, mit bisher unerreicht hoher räumlicher Auflösung von unter 10 Nanometer (nm) gewinnen konnten. Untersuchungen an einzelnen Nanopartikeln (Durchmesser bis hinunter zu 100 nm) wurden so erst möglich. Dabei zeigte sich, dass sich die Nanopartikel viel individueller verhalten, als es man es aufgrund der räumlichen Nachbarschaft und der identischen Herstellungsbedingungen erwarten würde: Die magnetischen Feldstärken, die nötig sind, um ein vorliegendes Nanopartikel umzumagnetisieren (die so genannten Schaltfeldstärken), fallen von Teilchen zu Teilchen, je nach geometrischer Form, sehr unterschiedlich aus. Wer in Zukunft Speicherzellen auf der Basis von Nanopartikeln bauen will, wird diesen Befund berücksichtigen müssen.

Den Helmholtz-Preis für Metrologie verleiht der Helmholtz-Fonds e.V., dessen Vorsitzer der Präsident der PTB ist, gemeinsam mit dem Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft e.V. Die Entscheidung über die Preisverleihung trifft ein unabhängiges Gutachterkollegium, das vom Vorstand des Helmholtz-Fonds einberufen ist.