Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

NEST-"Wärme" für TU-Forschergruppe

23.05.2005


Peter Schattschneider und Cécile Hébert, beide Physiker an der Technischen Universität Wien, haben kürzlich ihre Kollegen mit der Behauptung überrascht, dass Zirkulardichroismus in einem handelsüblichen Transmissionselektronenmikroskop beobachtet werden kann. Bisher hatte man angenommen, dass das - wenn überhaupt - nur mit einem Strahl spinpolarisierter Elektronen möglich ist. Für die Praxis bedeutet diese Forschungssensation, dass ein neuer Weg zur Darstellung magnetischer Strukturen von Oberflächen und dünnen Schichten im Nanometerbereich beschritten werden kann. Noch dazu im Vergleich zu herkömmlichen Methoden wesentlich kostengünstiger.



Die Ausgangslage



X-Ray Magnetic Circular Dichroism (XMCD) ist eine in den 80er-Jahren entwickelte Methode zur Untersuchung magnetischer Eigenschaften. Dabei wird ein zirkular polarisierter Röntgenstrahl in dem untersuchten Material entsprechend der Richtung des Magnetfeldes unterschiedlich absorbiert. Das XMCD-Verfahren hat aber zwei schwerwiegende Nachteile: die Auflösung ist für die Analyse moderner nanostrukturierter Bauteile nicht gut genug, und man braucht ein Synchrotron - eine großtechnische Anlage, von denen es weltweit nur sehr wenige gibt.

Auswege dank Energy Loss Magnetic Chiral Dichroism im EU-NEST-Programm

Peter Schattschneider und Cécile Hébert, beide am Institut für Festkörperphysik der TU Wien, waren davon überzeugt, dass man den gleichen Effekt auch mit einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) erzielen kann. Sie werden diese neue Methode im Projekt CHIRALTEM untersuchen. Das ist ein in der Projektschiene "Neue und sich abzeichnende wissenschaftliche und technologische Entwicklungen" (NEST) laufendes "high-risk"-Forschungsprojekt im 6. EU-Rahmenprogramm.

Ziel der EU-NEST-Förderung ist die unkonventionelle und visionäre Forschung, die der europäischen Wissenschaft und Technologie den Zugang zu den Forschungsfeldern von morgen eröffnet. Darüber hinaus sollen Forschungsvorhaben unterstützt werden, die sich mit bisher unbekannten oder neuartigen Risikopotenzialen und Gefahren für die Gesellschaft befassen. Projekte sollen gewagt sein, daher "high risk", das Forschungsziel nicht zu erreichen. NEST ist auf Flexibilität ausgelegt. Interdisziplinäre Forschungsvorhaben sind daher besonders willkommen.

"Know-how gepaart mit Intuition, und das mit einfachen Mitteln", so die Antwort Schattschneiders auf die Frage, wie es zum Durchbruch kam. "Wir hatten die Umsetzung der Forschungsidee im Kopf. Eine kurze Rechnung zeigte, dass es möglich sein sollte, aber das Experiment konnten wir noch nicht durchführen".

Gute Voraussetzungen also für die Akzeptanz als EU-NEST-Projekt - eine originelle Idee und eine riskante Umsetzung. Die EU-Statistik zeigt außerdem ein weiteres Risikopotential in der Antragsphase: die Erfolgsquote bewilligter Projekte lag im ersten NEST-call bei 6 Prozent (!).

10 Mal kleinere magnetische Strukturen werden erkennbar sein

Ist das neue Verfahren, das von seinen Wiener Entdeckern "Energy Loss Magnetic Chiral Dichroism (EMCD)" getauft wurde, erfolgreich, werden sich 10 Mal kleinere magnetische Strukturen erkennen lassen, als das mit den derzeit besten Röntgenstrahl-Verfahren möglich ist. Aufgrund ihrer technologischen Beschaffenheit - mit Transmissionselektronenmikroskopen (TEM) können bis zu 100 Nanometer "dicke" Materialien mit atomarer Auflösung untersucht werden - eignet sich die Methode vor allem für die Analyse magnetischer Filme. Ist das Know-How für den experimentellen Aufbau einmal vorhanden, können neben den magnetischen auch die morphologischen, kristallographischen und chemischen Eigenschaften einer Probe im Transmissionselektronenmikroskop gewissermaßen in einem Durchgang untersucht werden.

Nach 10 Monaten erfolgreich

Für manche WissenschafterInnen erstaunlich, ist es dem Forscherteam bereits nach 10 Monaten gelungen, ihre Voraussage experimentell nachzuweisen. Dadurch eröffnen sich weitere Forschungsperspektiven in der Nanotechnologie, insbesondere im Zusammenhang mit "Spintronics". Das ist jene sehr junge Technologie, die sich sowohl die magnetischen Eigenschaften von Elektronen ("Spin") als auch ihre elektrischen Ladungen zunutze macht. Diese Technologie wird bereits in Schreib- und Leseköpfen von Magnetplatten eingesetzt, und sie wird in den nächsten Jahren voraussichtlich eine Schlüsselrolle in der Sensorik, Telekommunikation und Informationsverarbeitung spielen.
Auch in der Biologie und Biotechnologie könnte die neue Methode wichtige Impulse liefern, z. B. bei der Untersuchung magnetotaktischer Bakterien oder bei der Klärung offener Fragen beim magnetischen "Kompass"-Gefühl der Tauben.

Gemeinsam zum Ziel

Die erste Aufgabe des EU-Projekts CHIRALTEM (Chiral dichroism in the transmission electron microscope) - Laufzeit 36 Monate, Start war im Juli 2004, Projektvolumen Euro 890.000,- bestand darin, Zirkulardichroismus im TEM experimentell nachzuweisen. Die Wiener Gruppe verwendete dazu einfache ferromagnetische Materialien (Eisen und Nickel). Nachdem der Nachweis des Effekts gelungen ist, wird jetzt getestet, wie das Experiment optimiert werden kann. Danach ist geplant, hartmagnetische Materialien und nanostrukturierte Bauteile, wie sie für "Spinvalves" verwendet werden, zu untersuchen.

Die Forschergruppe in Regensburg erforscht zeitgleich, wie man die Materialproben vorbereiten und die Magnetfelder im Mikroskop kontrollieren kann, während das Team in Prag vergleichende Computersimulationen durchführt. Die Gruppe in Dresden studiert einen alternativen experimentellen Aufbau, der möglicherweise Vorteile bietet.

Die Kollegen in Triest haben inzwischen Experimente am Synchrotron durchgeführt, um beide Methoden miteinander vergleichen zu können. Durch die Kombination zweier Techniken erwartet sich das Team einen enormen Synergieeffekt. Eines der Projektziele ist es dann auch, den wissenschaftlichen Kontakt zwischen zwei bisher nur schwach kommunizierenden Forschungsrichtungen - Elektronenmikroskopie und Synchrotron - zu verstärken.

Rückfragehinweis:
Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr. Mag. Peter Schattschneider
Institut für Festkörperphysik
Technische Universität Wien
Wiedner Hptstr. 8-10, A-1040 Wien
Tel.: +43-1-58801x13722
Fax: +43-1-58801-13798
E-Mail schattschneider@ifp.tuwien.ac.at

Mag. Karin Peter | idw
Weitere Informationen:
http://www.tuwien.ac.at
http://www.chiraltem.physics.at/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Der “Stein von Rosetta” für aktive Galaxienkerne entschlüsselt
21.06.2018 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

nachricht Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern
20.06.2018 | Leibniz-Institut für Photonische Technologien e. V.

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: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Im Focus: Revolution der Rohre

Forscher*innen des Instituts für Sensor- und Aktortechnik (ISAT) der Hochschule Coburg lassen Rohrleitungen, Schläuchen oder Behältern in Zukunft regelrecht Ohren wachsen. Sie entwickelten ein innovatives akustisches Messverfahren, um Ablagerungen in Rohren frühzeitig zu erkennen.

Rückstände in Abflussleitungen führen meist zu unerfreulichen Folgen. Ein besonderes Gefährdungspotential birgt der Biofilm – eine Schleimschicht, in der...

Im Focus: Überdosis Calcium

Nanokristalle beeinflussen die Differenzierung von Stammzellen während der Knochenbildung

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Freiburg und Basel haben einen Hauptschalter für die Regeneration von Knochengewebe identifiziert....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

Kongress BIO-raffiniert X – Neue Wege in der Nutzung biogener Rohstoffe?

21.06.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Der “Stein von Rosetta” für aktive Galaxienkerne entschlüsselt

21.06.2018 | Physik Astronomie

Schneller und sicherer Fliegen

21.06.2018 | Informationstechnologie

Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

21.06.2018 | Innovative Produkte

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics