Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Materialien magnetisch strukturiert

17.05.2005


Schema


Mikroskopische Aufnahme der Probe


Der Magnetismus ist, ebenso wie die Härte, die Farbe oder die elektrische Leitfähigkeit, eine wichtige physikalische Eigenschaft eines Materials. Weist ein Material eine magnetische Vorzugsrichtung auf, so kann es wie eine Kompassnadel zur Bestimmung des Erdmagnetfelds "magnetisiert" werden. Jetzt ist es einem Physiker-Team im Forschungszentrum Rossendorf (FZR) in Zusammenarbeit mit Kollegen vom Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (IFW) erstmalig gelungen, diese Richtung mit Hilfe der Ionenbestrahlung bei Weichmagneten gezielt und punktgenau zu verändern.


Materialien mit neuartigen magnetischen Eigenschaften sind für die verschiedensten Anwendungen von großem Interesse. Das am besten bekannte Beispiel ist dabei sicherlich die magnetische Datenspeichertechnologie, bei der es darauf ankommt, die immer größer werdenden Datenmengen auf immer kleineren Medien dauerhaft zu speichern. Hierfür setzt man heute vornehmlich ferromagnetische Materialien wie z.B. Kobalt ein. Damit Computer-Festplatten ebenso wie die Speichermedien für Digitalkameras oder Handys zukünftig noch mehr Daten abspeichern können, sind allerdings verstärkt neue Materialien bzw. neue Technologien gefragt. Dazu müssen zunehmend Materialien künstlich hergestellt oder auf einer Mikrometer-Skala modifiziert werden, die so in der Natur nicht vorkommen.

Dr. Jürgen Fassbender ist Spezialist auf dem Gebiet der Nanofunktionsschichten und seit kurzem auch Leiter der gleichnamigen Abteilung im Forschungszentrum Rossendorf. Er forscht daran, mit Hilfe von Ionenstrahlen (das sind schnelle geladene Atome) superdünne Schichten mit neuen magnetischen Eigenschaften herzustellen. Ziel dieser Arbeiten ist es, neuartige Materialien für die magnetische Sensorik (z. B. ABS und weitere Winkel- und Drehsensoren für Fahrzeuge), die magnetische Speichertechnologie (z. B. Computer-Festplatten) oder die Spintronik (Kombination der in der Mikroelektronik gängigen Silizium-Technologie mit neuen magnetischen Materialien) zu entwickeln.


Eine zukunftsträchtige Materialklasse sind die so genannten amorphen weichmagnetischen Schichten, wobei amorph bedeutet, dass die Atome nicht wie bei einem Kristall in einer gleichmäßigen Gitterstruktur angeordnet sind. Heute kommen diese Materialien bei magnetischen Sensoren und elektronischen Hochfrequenz-Bauteilen zum Einsatz. Es handelt sich hierbei zumeist um Legierungen aus Kobalt und Eisen mit Zusätzen von Bor bzw. Silizium, um das ansonsten kristalline Material in einen amorphen Zustand, ähnlich einem Glas, zu überführen. Nur dann werden die geforderten weichmagnetischen Eigenschaften mit einer Magnetisierungsachse in einer Vorzugsrichtung erzielt. Dies ist bereits seit vielen Jahren bekannt. Für viele Anwendungen wären jedoch unterschiedliche Magnetisierungsachsen oder maßgeschneiderte Magnetisierungsachsen an verschiedenen, nur wenige Mikrometer auseinander liegenden Stellen einer einzigen Probe günstig.

Dr. Jürgen Fassbender und sein Kollege Dr. Jeffrey McCord vom IFW konnten nun zeigen, dass eine solche rein magnetische Mikrostrukturierung mit Hilfe der Ionenbestrahlung unter gleichzeitiger Anlegung eines Magnetfelds erzielt werden kann. Das angelegte Magnetfeld richtet bei der Ionenbestrahlung die Vorzugsrichtung der Magnetisierung im bestrahlten Material neu aus. Damit das nicht auf der ganzen Probe geschieht, wird vor der Bestrahlung eine dünne Maske auf die Probe aufgebracht, die mikrometerkleine Löcher enthält. Nur an diesen Stellen durchdringen die Ionen die magnetische Schicht und können dort die magnetischen Eigenschaften beeinflussen. Schematisch ist diese Vorgehensweise in (a) demonstriert. Das Ergebnis ist eine weichmagnetische dünne Schicht, die dauerhaft unterschiedliche magnetische Vorzugsrichtungen aufweist. Dies ist am Beispiel von 20 Mikrometer großen, bestrahlten Kreisen mit horizontaler Vorzugsrichtung in einer unbestrahlten Umgebung mit vertikaler Vorzugsrichtung (b) gezeigt. Die mikroskopische Aufnahme zeigt die Verteilung der Magnetisierungsrichtungen (c, d), die in den entsprechenden Bereichen bevorzugt horizontal bzw. vertikal ausgerichtet sind.

Damit ist es erstmalig bei derartigen Weichmagneten gelungen, den magnetischen Materialparameter der Vorzugsrichtung auf einer Mikrometer-Längenskala gezielt und maßgeschneidert zu verändern. In Zukunft sollen die Grenzen der Miniaturisierung dieser Technik und gleichzeitig konkrete Einsatzmöglichkeiten in der Sensortechnologie der Zukunft ausgelotet werden.

Ansprechpartner im FZR:
Dr. Jürgen Fassbender
Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung
Tel.: 0351 260 - 3096; Email: j.fassbender@fz-rossendorf.de

Ansprechpartner im IFW:
Dr. Jeffrey McCord
Institut für Metallische Werkstoffe
Tel.: 0351 4659 - 204; Email: j.mccord@ifw-dresden.de

Der Fachartikel ist erschienen in: Applied Physics Letters 86, 162502 (2005).
Diese Pressemitteilung finden Sie auch auf der Internet-Seite http://www.fz-rossendorf.de in der Rubrik "Aktuelles".

Pressekontakt im FZR:
Dr. Christine Bohnet
Tel.: 0351 260 - 2450 oder 0160 969 288 56; Email: c.bohnet@fz-rossendorf.de

Pressekontakt im IFW:
Dr. Carola Langer
Tel.: 0351 4659 - 234; Email: c.langer@ifw-dresden.de

Information:
Das Forschungszentrum Rossendorf (FZR) ist ebenso wie das Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) ein Leibniz-Institut. Zur Leibniz-Gemeinschaft gehören 84 außeruniversitäre Forschungsinstitute und Serviceeinrichtungen für die Forschung. Leibniz-Institute arbeiten interdisziplinär und verbinden Grundlagenforschung mit Anwendungsnähe. Jedes Leibniz-Institut hat eine Aufgabe von gesamtstaatlicher Bedeutung, weshalb sie von Bund und Länder gemeinsam gefördert werden. Die Leibniz-Institute beschäftigen rund 12.500 Mitarbeiter und haben einen Gesamtetat von 950 Millionen Euro (Stand 1.1.2005).

Dr. Christine Bohnet | idw
Weitere Informationen:
http://www.fz-rossendorf.de
http://www.ifw-dresden.de

Weitere Berichte zu: FZR IFW Leibniz-Institut Vorzugsrichtung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Quantenanomalien: Das Universum in einem Kristall
21.07.2017 | Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe

nachricht Projekt »ADIR«: Laser bergen wertvolle Werkstoffe
21.07.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten