Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Streifen statt Schichten: Miniaturisierung magnetischer Sensoren durch Ionentechnik

06.06.2008
Magnetische Sensoren und andere Anwendungen magnetischer Materialien sind vielleicht bald in noch kleineren Dimensionen als bisher möglich. Denn Dresdner Wissenschaftler konnten erstmalig einen bislang nur für ausgedehnte magnetische Schichtsysteme bekannten Effekt in einer magnetischen Mikrostruktur realisieren. Durch diese Entdeckung können magnetische Sensoren prinzipiell noch leistungsfähiger werden. Die Ergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift "Advanced Materials" veröffentlicht.

Fortschreitende Miniaturisierung ist ein wichtiger Motor für technische Weiterentwicklungen. Das zeigt sich gut an Festplattenlaufwerken, die bei einer hohen Speicherdichte heute so schmal sind, dass sie in schlanke Laptops passen. Für Festplatten werden ferromagnetische Materialien, also Dauermagneten z. B. aus Kobalt-Legierungen, verwendet.

Sie liegen in mehrlagigen magnetischen Schichtsystemen vor, wobei die einzelnen Schichten oft nur wenige Atomlagen dick sind. Lassen sich solche Systeme noch weiter miniaturisieren und wenn ja, welche Eigenschaften zeigen diese? Mit dieser Frage beschäftigen sich Wissenschaftler vom Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) Dresden und vom Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD). Sie griffen die bekannte Tatsache auf, dass es nicht ausreicht, die Dicke der einzelnen Schichten zu reduzieren.

Eine vielversprechende Alternative ist es, die typischen Eigenschaften der unterschiedlichen Materialschichten in einer einzelnen Schicht zu kombinieren, wie es den Forschern jetzt gelang. Sie stellten eine hauchdünne gestreifte Schicht her, bei der die Grenzen zwischen den einzelnen Streifen den Grenzen zwischen den einzelnen Lagen eines Schichtsystems entsprechen.

... mehr zu:
»FZD »Sensor

Übliche Schichtsysteme sind aus einzelnen Lagen hartmagnetischer und weichmagnetischer Materialien aufgebaut. Beides ist für die Funktionsfähigkeit magnetischer Bauteile wichtig. Hartmagnetische Materialien besitzen eine stabile magnetische Ausrichtung, weichmagnetische Materialien dagegen ändern ihre Magnetisierungsrichtung durch Anlegen eines magnetischen Feldes leicht, d. h. sie lassen sich leicht ummagnetisieren. Dieser Effekt wird z. B. angewendet, wenn in magnetischen Bits gespeicherte Daten durch den Lesekopf der Festplatte ausgelesen werden. So haben ultradünne magnetische Schichtsysteme die Datenspeicherung revolutioniert. Zu verdanken ist das der Entdeckung des Riesenmagnetowiderstand-Effekts (engl. giant magnetoresistance effect, kurz GMR), wofür Peter Grünberg und Albert Fert im vergangenen Jahr den Nobelpreis für Physik erhielten. Ähnliche Schichtsysteme finden sich aber auch in Magnetsensoren, die man überall im Alltag - z. B. bei Drehreglern in Stereoanlagen - antrifft.

Um magnetische Bauteile weiter zu miniaturisieren, sind die Eigenschaften sowohl hartmagnetischer als auch weichmagnetischer Materialien wichtig. Die Dresdner Wissenschaftler haben nun erstmalig gezeigt, dass man Materialien unterschiedlicher magnetischer Härte auch in einer einzelnen Schicht - im Gegensatz zu den bisherigen mehrlagigen Schichtsystemen - durch den Beschuss mit Fremdatomen im Mikrometerbereich kombinieren kann. Diese Behandlung mit Fremdatomen macht das ursprünglich hartmagnetische Material magnetisch weicher. Von oben betrachtet ergibt die neue Struktur ein Streifenmuster, da beide Materialsysteme in seitlichem Kontakt stehen. Die Erkenntnis der Dresdner Wissenschaftler dabei: Auch in einer einzelnen magnetischen Schicht beeinflussen die Grenzen zwischen den Materialien - auch Domänenwände genannt - das Ummagnetisierungsverhalten. Die neue Technologie hat den Vorteil, dass die Domänenwände mittels optischer Mikroskopie sichtbar gemacht (Abb. 1) und das Ummagnetisierungsverhalten als Ganzes untersucht werden kann.

Die Forscher wollen nun mit der Strukturierung in den Nanometer-Bereich vordringen, um die physikalischen Effekte bei einer größtmöglichen Miniaturisierung zu untersuchen. Dr. Jürgen Fassbender, Physiker am FZD, erläutert: "Es ist zu erwarten, dass ab einer bestimmten Strukturgröße weitere völlig neue Effekte auftreten."

Veröffentlichung:
J. McCord, L. Schultz, J. Fassbender "Hybrid soft-magnetic lateral exchange spring films created by ion irradiation", in: Advanced Materials 11/2008 (DOI: 10.1002/adma.200700623).
Ansprechpartner im FZD:
Dr. Jürgen Fassbender
Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung
Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD)
Tel.: 0351 260 - 3096
j.fassbender@fzd.de
Ansprechpartner im IFW:
Dr. Jeffrey McCord
Institut für Metallische Werkstoffe
IFW Dresden
Tel.: 0351 4659 - 204
j.mccord@ifw-dresden.de
Pressekontakt im FZD:
Dr. Christine Bohnet
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD)
Bautzner Landstr. 128, 01328 Dresden
Tel.: 0351 260 - 2450 oder 0160 969 288 56
Fax: 0351 260 - 2700
c.bohnet@fzd.de
Pressekontakt im IFW:
Dr. Carola Langer
Tel.: 0351 4659 - 234
c.langer@ifw-dresden.de

Dr. Christine Bohnet | idw
Weitere Informationen:
http://www3.interscience.wiley.com/journal/119816544/issue
http://www.fzd.de/

Weitere Berichte zu: FZD Sensor

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Schnell wachsende Galaxien könnten kosmisches Rätsel lösen – zeigen früheste Verschmelzung
26.05.2017 | Max-Planck-Institut für Astronomie

nachricht 3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind
24.05.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften