Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neues Materialsystem ermöglicht lokale magnetische Monopole

10.10.2016

Ein internationales Team hat an BESSY II einen neuen Weg gefunden, um exotische magnetische Muster wie Monopole oder Wirbel in einer dünnen magnetischen Schicht zu erzeugen. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für schnelle und energieeffiziente Datenspeicher. Das neue Materialsystem besteht aus einer supraleitenden Mikrostruktur, die mit einem extrem dünnen ferromagnetischen Film beschichtet ist. Ein kurzfristig angelegtes äußeres Magnetfeld regt Ströme in den supraleitenden Bereichen an. Durch diese Ströme werden die gewünschten magnetischen Muster stabil in die ferromagnetische Dünnschicht eingeschrieben. Die Ergebnisse sind in Advanced Science publiziert.

Magnetische Muster wie Wirbel (Skyrmionen) oder Monopole eignen sich, um Daten schneller und mit weniger Energieeinsatz zu speichern. Bisher ist es jedoch schwierig, solche magnetischen Strukturen kontrolliert in einem Material zu erzeugen und zu manipulieren. Nun hat ein HZB-Team um Dr. Sergio Valencia in Kooperation mit einer Gruppe am Institut für Materialwissenschaften in Barcelona einen Weg aufgezeigt, um dies zu leisten.


Unter dem Eisen-Nickel-Film befindet sich ein supraleitender Punkt (gestricheltes Quadrat). X-PEEM-Messungen zeigen die magnetischen Domänen innerhalb der Fe-Ni-Legierung vor (links) und nach d

HZB

Magnetische Dünnschicht auf supraleitenden Punkten

Die spanischen Kooperationspartner haben Mikrostrukturen hergestellt, indem sie auf eine Trägerschicht winzige Punkte aus dem Hochtemperatur-Supraleiter Yttrium-Barium-Kupferoxid (YBaCuO) aufbrachten. Dabei stellten sie Proben mit jeweils unterschiedlich angeordneten Punkten her. Valencia und sein Team bedeckten diese Mikrostrukturen mit einem extrem dünnen Film aus einer weichmagnetischen Eisen-Nickel-Legierung.

Ströme erzeugen komplexe Felder

Die Experimente fanden bei 50 Grad Kelvin (minus 223 Grad Celsius) statt, so dass die YBaCuO-Punkte supraleitend waren. Senkrecht zur Probe legte das Team kurzfristig ein kleines äußeres Magnetfeld an. Dieses Magnetfeld erzeugt innerhalb der YBaCuO-Punkte supraleitende Ring-Ströme. Auch nach dem Abschalten des äußeren Magnetfelds laufen diese Ströme in den supraleitenden Punkten weiter und erzeugen ein komplexes magnetisches Feld, das sich direkt auf die darüberliegende magnetische Dünnschicht auswirkt.

Kartierung der magnetischen Domänen an BESSY II

Auf diese Weise lassen sich magnetische Muster in die Dünnschicht einschreiben, in denen zum Beispiel alle magnetischen Domänen aufeinander zu oder voneinander weg zeigen. Dies entspricht einem magnetischen Monopol. Das Team um Valencia konnte die magnetischen Domänen mit der Methode der Röntgen-Photo-Elektronen-Emissionsmikroskopie (X-PEEM und XMCD) an BESSY II kartieren. Das Verfahren bildet ausschließlich die Domänen innerhalb des magnetischen Eisen-Nickel-Films ab.

Monopole und Skyrmionen

Auch theoretische Simulationen belegen, dass die magnetischen Muster in der Dünnschicht über die Wechselwirkung mit den supraleitenden Bereichen erzeugt werden. Durch die Form der supraleitenden Bereiche und ihre Abstände zueinander lassen sich eine Vielzahl an exotischen magnetischen Mustern erzeugen, darunter auch stabile Wirbel, so genannte Skyrmionen. “Ich bin sehr optimistisch, dass sich diese Muster weiter miniaturisieren lassen. Damit könnte dieses Materialsystem ein Kandidat für künftige magnetische Datenspeicher werden. Außerdem gibt es jetzt schon Ideen dafür, wie es gelingen könnte, solche Materialsysteme auch bei Raumtemperatur zu nutzen“, sagt Valencia.

Die Arbeit "Encoding Magnetic States in Monopole-Like Configurations Using Superconducting Dots" ist in Advances Science, Open Access, publiziert.

DOI: 10.1002/advs.201600207

Dr. Ina Helms | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH
Weitere Informationen:
http://www.helmholtz-berlin.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht »Lernlabor Cybersicherheit« startet in Weiden i. d. Oberpfalz
12.01.2017 | Fraunhofer-Gesellschaft

nachricht Klick-Tagebuch: App-Projekt der HdM erlaubt neuen Ansatz in Entwicklungsforschung
11.01.2017 | Hochschule der Medien Stuttgart

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Im Focus: Mit Bindfaden und Schere - die Chromosomenverteilung in der Meiose

Was einmal fest verbunden war sollte nicht getrennt werden? Nicht so in der Meiose, der Zellteilung in der Gameten, Spermien und Eizellen entstehen. Am Anfang der Meiose hält der ringförmige Proteinkomplex Kohäsin die Chromosomenstränge, auf denen die Bauanleitung des Körpers gespeichert ist, zusammen wie ein Bindfaden. Damit am Ende jede Eizelle und jedes Spermium nur einen Chromosomensatz erhält, müssen die Bindfäden aufgeschnitten werden. Forscher vom Max-Planck-Institut für Biochemie zeigen in der Bäckerhefe wie ein auch im Menschen vorkommendes Kinase-Enzym das Aufschneiden der Kohäsinringe kontrolliert und mit dem Austritt aus der Meiose und der Gametenbildung koordiniert.

Warum sehen Kinder eigentlich ihren Eltern ähnlich? Die meisten Zellen unseres Körpers sind diploid, d.h. sie besitzen zwei Kopien von jedem Chromosom – eine...

Im Focus: Der Klang des Ozeans

Umfassende Langzeitstudie zur Geräuschkulisse im Südpolarmeer veröffentlicht

Fast drei Jahre lang haben AWI-Wissenschaftler mit Unterwasser-Mikrofonen in das Südpolarmeer hineingehorcht und einen „Chor“ aus Walen und Robben vernommen....

Im Focus: Wie man eine 80t schwere Betonschale aufbläst

An der TU Wien wurde eine Alternative zu teuren und aufwendigen Schalungen für Kuppelbauten entwickelt, die nun in einem Testbauwerk für die ÖBB-Infrastruktur umgesetzt wird.

Die Schalung für Kuppelbauten aus Beton ist normalerweise aufwändig und teuer. Eine mögliche kostengünstige und ressourcenschonende Alternative bietet die an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

14. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

12.01.2017 | Veranstaltungen

Leipziger Biogas-Fachgespräch lädt zum "Branchengespräch Biogas2020+" nach Nossen

11.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltweit erste Solarstraße in Frankreich eingeweiht

16.01.2017 | Energie und Elektrotechnik

Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop

16.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Vermeintlich junger Stern entpuppt sich als galaktischer Greis

16.01.2017 | Physik Astronomie