Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Magnetischer Temperaturmesser entdeckt

27.07.2015

Kieler Forschende entwickeln neuartige Methode der Wärmebildgebung

Wer sein Haus energetisch sanieren möchte, nutzt oft die bekannten, gelb bis blau leuchtenden Wärmebilder. Mittels Infrarotmessung sollen dabei Schwachstellen sichtbar gemacht werden. Auch in der Industrie wird die Thermografie bei der Werkstoffprüfung eingesetzt. Abhängig vom Material kann es bei der Methode allerdings zu großen Messfehlern kommen. Aus den Laboren der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) kommt nun eine Technik, die materialunabhängig minimalste Temperaturunterschiede mit hoher räumlicher Auflösung sichtbar macht. Auch anderen Verfahren macht das neuartige Prinzip Konkurrenz. Das berichten die Forschenden in der aktuellen Ausgabe des Fachjournals Advanced Materials.


Thermografische Aufnahme eines integrierten Schaltkreises mittels pyro-magnetischer Optik. Das Bild zeigt sowohl die magnetischen Domänen als auch die Wärmeverteilung entlang der Drähte an.

McCord/Wiley

Die Wissenschaftler aus Kiel machen sich bei ihrer Entdeckung die magnetischen Eigenschaften eines bestimmten Materials zunutze. In den Experimenten wird eine dünne und transparente Schicht einer Granat-Verbindung (Granat ist ein Mineral aus der Klasse der Silikate) auf den Untersuchungsgegenstand aufgelegt – in diesem Fall ein integrierter Schaltkreis eines Mikrochips. Verändert sich nun die Temperatur irgendwo in dem Schaltkreis auch nur minimal, reagiert das darauf liegende Material mit veränderten magnetischen Eigenschaften. Je wärmer es wird, desto kleiner wird die Magnetisierung.

Diese, je nach Temperatur unterschiedliche, Magnetisierung kann mit einem sogenannten Polarisationsmikroskop sichtbar gemacht werden: Polarisiertes Licht ist Licht, dem eine bestimmte Schwingrichtung aufgezwungen wird (etwa wie bei manchen Sonnenbrillen).

Trifft es auf die Oberfläche der dünnen Schicht, wird es je nach deren Magnetisierung anders reflektiert. Eine digitale, lichtempfindliche Kamera nimmt das zurückgeworfene Licht auf. Die magnetooptischen Aufnahmen zeigen die Temperaturverteilung im Schaltkreis und die winzigen magnetischen Domänen des Materials; das sind abgegrenzte Bereiche, die die gleiche Polarisation haben.

Das von den Kieler Physikern entworfene Material funktioniert als extrem genauer Temperaturmesser. Minimale Veränderungen von bis zu einem Hundertstel Grad Celsius, die in Millisekunden ablaufen, kann die Messmethode mit einer Auflösung von Mikrometern anzeigen. „Unsere Technik eröffnet damit völlig neue Möglichkeiten für verschiedene Wärmebildanwendungen“, ist sich Professor Jeffrey McCord, Leiter der Studie vom Kieler Institut für Materialwissenschaften, sicher.

Denkbar sind neuartige Wärmebildkameras. Insbesondere die Fehleranalyse von elektronischen Bauteilen könnte die „pyro-magnetische Optik“, so der Name des neuen Verfahrens, einfacher und genauer machen.

Die Forschungsergebnisse wurden zusammen mit Wissenschaftlern der russischen Tver State University und dem russischen Forschungsinstitut für Materialwissenschaften und Technologie erzielt.

Originalpublikation:
Kustov, M., Grechishkin, R., Gusev, M., Gasanov, O. and McCord, J. (2015), A Novel Scheme of Thermographic Microimaging Using Pyro-Magneto-Optical Indicator Films. Adv. Mater.. doi:10.1002/adma.201501859
Link: http://dx.doi.org/10.1002/adma.201501859

Bildmaterial steht zum Download bereit:
http://www.uni-kiel.de/download/pm/2015/2015-275-1.jpg
Bildunterschrift: Jeffrey McCord ist Heisenberg-Professor an der Universität Kiel. Dort beschäftigt er sich schwerpunktmäßig mit Magnetismus.
Foto/Copyright: Denis Schimmelpfennig/CAU

http://www.uni-kiel.de/download/pm/2015/2015-275-2.png
Bildunterschrift: Schema der „pyro-magnetischen Optik“, die neue Möglichkeiten für die Wärmebildgebung eröffnet.
Abbildung/Copyright: McCord/Wiley

http://www.uni-kiel.de/download/pm/2015/2015-275-3.jpg
Bildunterschrift: Thermografische Aufnahme eines integrierten Schaltkreises mittels pyro-magnetischer Optik. Das Bild zeigt sowohl die magnetischen Domänen als auch die Wärmeverteilung entlang der Drähte an. Der Punkt, an dem das Gelb in Weiß übergeht, weist auf eine Engstelle mit hoher Wärmeentwicklung hin. Die Temperaturunterschiede reichen in diesem Fall von einem halben bis zu einem Grad Celsius.
Bild/Copyright: McCord

Details, die nur Millionstel Millimeter groß sind: Damit beschäftigt sich der Forschungsschwerpunkt „Nanowissenschaften und Oberflächenforschung“ (Kiel Nano, Surface and Interface Science – KiNSIS) an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU). Im Nanokosmos herrschen andere, nämlich quantenphysikalische Gesetze als in der makroskopischen Welt. Durch eine intensive interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Materialwissenschaft, Chemie, Physik, Biologie, Elektrotechnik, Informatik, Lebensmitteltechnologie und verschiedenen medizinischen Fächern zielt der Schwerpunkt darauf ab, die Systeme in dieser Dimension zu verstehen und die Erkenntnisse anwendungsbezogen umzusetzen. Molekulare Maschinen, neuartige Sensoren, bionische Materialien, Quantencomputer, fortschrittliche Therapien und vieles mehr können daraus entstehen. Mehr Informationen auf www.kinsis.uni-kiel.de

Kontakt:
Prof. Dr. Jeffrey McCord
Institut für Materialwissenschaft
Tel.: 0431/880-6123
E-Mail: jmc@tf.uni-kiel.de


Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Presse, Kommunikation und Marketing, Dr. Boris Pawlowski, Text: Denis Schimmelpfennig
Postanschrift: D-24098 Kiel, Telefon: (0431) 880-2104, Telefax: (0431) 880-1355
E-Mail: presse@uv.uni-kiel.de, Internet: www.uni-kiel.de , Jubiläum: www.uni-kiel.de/cau350 
Twitter: www.twitter.com/kieluni , Facebook: www.facebook.com/kieluni

Dr. Boris Pawlowski | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Metamaterial mit Dreheffekt
24.11.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht CAU-Forschungsteam entwickelt neues Verbundmaterial aus Kohlenstoffnanoröhren
22.11.2017 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Metamaterial mit Dreheffekt

Mit 3D-Druckern für den Mikrobereich ist es Forschern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gelungen ein Metamaterial aus würfelförmigen Bausteinen zu schaffen, das auf Druckkräfte mit einer Rotation antwortet. Üblicherweise gelingt dies nur mit Hilfe einer Übersetzung wie zum Beispiel einer Kurbelwelle. Das ausgeklügelte Design aus Streben und Ringstrukturen, sowie die zu Grunde liegende Mathematik stellen die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Science vor.

„Übt man Kraft von oben auf einen Materialblock aus, dann deformiert sich dieser in unterschiedlicher Weise. Er kann sich ausbuchten, zusammenstauchen oder...

Im Focus: Proton-Rekord: Magnetisches Moment mit höchster Genauigkeit gemessen

Hochpräzise Messung des g-Faktors elf Mal genauer als bisher – Ergebnisse zeigen große Übereinstimmung zwischen Protonen und Antiprotonen

Das magnetische Moment eines einzelnen Protons ist unvorstellbar klein, aber es kann dennoch gemessen werden. Vor über zehn Jahren wurde für diese Messung der...

Im Focus: New proton record: Researchers measure magnetic moment with greatest possible precision

High-precision measurement of the g-factor eleven times more precise than before / Results indicate a strong similarity between protons and antiprotons

The magnetic moment of an individual proton is inconceivably small, but can still be quantified. The basis for undertaking this measurement was laid over ten...

Im Focus: Reibungswärme treibt hydrothermale Aktivität auf Enceladus an

Computersimulation zeigt, wie der Eismond Wasser in einem porösen Gesteinskern aufheizt

Wärme aus der Reibung von Gestein, ausgelöst durch starke Gezeitenkräfte, könnte der „Motor“ für die hydrothermale Aktivität auf dem Saturnmond Enceladus sein....

Im Focus: Frictional Heat Powers Hydrothermal Activity on Enceladus

Computer simulation shows how the icy moon heats water in a porous rock core

Heat from the friction of rocks caused by tidal forces could be the “engine” for the hydrothermal activity on Saturn's moon Enceladus. This presupposes that...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mathematiker-Jahrestagung DMV + GDM: 5. bis 9. März 2018 an Uni Paderborn - Über 1.000 Teilnehmer

24.11.2017 | Veranstaltungen

Forschungsschwerpunkt „Smarte Systeme für Mensch und Maschine“ gegründet

24.11.2017 | Veranstaltungen

Schonender Hüftgelenkersatz bei jungen Patienten - Schlüssellochchirurgie und weniger Abrieb

24.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mathematiker-Jahrestagung DMV + GDM: 5. bis 9. März 2018 an Uni Paderborn - Über 1.000 Teilnehmer

24.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Maschinen über die eigene Handfläche steuern: Nachwuchspreis für Medieninformatik-Student

24.11.2017 | Förderungen Preise

Treibjagd in der Petrischale

24.11.2017 | Biowissenschaften Chemie