Heteroschichten und Formgedächtnistechnik: Zwei RUB-SFBs werden weitergefördert

Zwei Sonderforschungsbereiche der RUB geben ab Januar 2003 nach hervorragender Begutachtung in die zweite Förderperiode – trotz abzusehender Nullrunde bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG): Die Mitglieder des SFBs 491 „Magnetische Heteroschichten (Sprecher: Prof. Dr. Hartmut Zabel, Bochum, stellv. Sprecher Prof. Dr. Werner Keune, Duisburg) erforschen die Grundlagen von magnetischen Heteroschichten für zukünftige Informations- und Kommunikationstechnologien. Der SFB 459 „Formgedächtnistechnik“ (Sprecher: Prof. Dr. Gunther Eggeler) erforscht neue Materialien mit hoher Festigkeit und geringer Neigung zur Ermüdung. Der Gesamtumfang der Förderung beträgt voraussichtlich für den SFB 491 ca. 4,6 Millionen Euro, für den SFB 459 ca. 5 Mio. Euro für drei Jahre.

SFB 491: Das Gleichgewicht der Elektronen aufheben

Die heutige Elektronik basiert auf dem Transport und der Steuerung von Ladungsträgern in Halbleitern, wobei die Informationsträger negative oder positive Ladungen sind. Metalle liefern über ihre Zuleitungen den notwendigen Strom. In Zukunft wird sich die Elektronik neben der Ladung zusätzlich den Eigendrehimpuls (Spin) zu nutze machen, den jedes Elektron grundsätzlich trägt und daher magnetisch ist. In der herkömmlichen Halbleiterelektronik kann man den Spin noch nicht zur Steuerung verwenden, da gleich viele Elektronen jeder Spinrichtung vorkommen. Erst wenn es gelingt, dieses Gleichgewicht aufzuheben, wird ein Spin-Transport und somit ein so genannter „Spin-Transistor“ möglich. Die Physiker injizieren dazu über einen Kontakt mit einem ferromagnetischen Metall einen Überschuss von Spins einer Richtung in den Halbleiter. Der SFB widmet sich der Herstellung von maßgeschneiderten geschichteten Materialien, die die Injektion von Elektronenspins erlauben. Solche Schichten könnten besonders bei der Datenspeicherung, der Magnetfeldsensorik und bei der Steuerung von Datenträgern eingesetzt werden. Aber auch optische und supraleitende Eigenschaften werden durch die Injektion von Spins beeinflusst. Daher wird in dem SFB auch die Möglichkeit eines neuartigen, durch Spininjektion polarisierten Lasers untersucht sowie nach einer experimentellen Realisierung von theoretisch vorhergesagten supraleitenden Strömen, die durch Polarisation effizienter durch magnetische Barrieren fließen können.

SFB 459: Legierungen erinnern sich ihrer ursprünglichen Form

Die Maschinenbauer um Prof. Eggeler widmen sich der Materialwissenschaft: Seit langer Zeit schon sind RUB-Wissenschaftler auf dem Gebiet der Formgedächtnislegierungen (FGL) tätig: Verformt man beispielsweise eine Büroklammer bei Raumtemperatur, „erinnert“ sie sich bei Temperaturübergängen (etwa von Warm nach Kalt oder umgekehrt) wieder an ihre ursprüngliche Form. Spezielle Legierungen aus Nickel-Titan erweisen dabei den höchsten Formgedächtniseffekt. Ihre gute Biokompatibilität macht sie insbesondere für die Medizintechnik wertvoll. Ihre Herstellbarkeit und Verarbeitbarkeit lassen allerdings noch zu wünschen übrig: Hier sind die neuen Methoden der modernen Werkstofftechnik (z.B. Pulvermetallurgie) gefordert. Für einen technologischen Durchbruch wollen die Wissenschaftler in Zukunft die Bereiche Grundlagen, Anwendungen und Fertigung verbinden. Sie wollen Wege zum Verständnis und damit zur Verbesserung von FG-Eigenschaften durch thermomechanische Vorbehandlung aufzeigen, sie wollen untersuchen, warum und z.B. wie schnell FG-Effekte ermüden, und Möglichkeiten aufdecken, wie die Legierungen wirtschaftlich hergestellt werden können. Neben der Medizintechnik bietet sich der Einsatz in der Robotik, der Mikrosystemtechnik, der Energietechnik, der Luft- und Raumfahrt sowie in der Sensorik und Aktorik an. An diesem SFB sind auch Bochumer Chemiker, Physiker und Mineralogen beteiligt.

Weitere Informationen

SFB 491: Prof. Dr. Hartmut Zabel, Fakultät für Physik der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-23649, Fax: 0234/32-14-173, E-Mail: hartmut.zabel@ruhr-uni-bochum.de
SFB 459: Prof. Dr. Gunther Eggeler, Fakultät für Maschinenbau der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-28022, Fax: 0234/32-14-235.