Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Magnetischer Drehsinn im Nanokosmos

11.05.2007
Hamburger und Jülicher Forscher entdecken "chirale" Magnetstruktur in atomar dünner Metallschicht

Hamburger und Jülicher Wissenschaftler konnten erstmals nachweisen, dass rechts- und linkshändige Drehung bei magnetischen Schichten auf atomarer Ebene nicht immer gleichwertig sind. Diese Auswahl des Drehsinns, eine so genannte Chiralität, bei magnetischen Strukturen wurde an der Universität Hamburg mithilfe der spinpolarisierten Rastertunnelmikroskopie experimentell gefunden und der Mechanismus durch aufwändige Computerberechnungen in Hamburg sowie im Forschungszentrum Jülich aufgeklärt. Wie in der aktuellen Ausgabe der renommierten Zeitschrift "Nature" nachzulesen ist, könnten diese neuen außergewöhnlichen Erkenntnisse ein wichtiger Meilenstein bei der Entwicklung völlig neuartiger Computersysteme sein, die auf der so genannten "Spintronik" basieren.

Schon lange weiß man um die große Bedeutung von Bild und Spiegelbild in der Natur. Beide sehen sich zwar sehr ähnlich, sind aber nicht identisch, da das Spiegelbild durch Drehung nicht mit dem Original zur Deckung gebracht werden kann. Solche Systeme nennt man in der Wissenschaft "chiral". Einschlägige Beispiele aus der makroskopischen Welt sind die rechte und linke Hand oder rechts- bzw. links-gewundene Schneckenhäuser. Auch im Nanokosmos findet man viele chirale Moleküle wie Zucker und Aminosäuren nur in einer der zwei möglichen Formen vor. Dies erklärt auch die außerordentliche Bedeutung der Chiralität bei Wirkstoffen in der Medizin. Auch bei der DNA-Doppelhelix, auf der alles Leben basiert, hat die Natur entschieden, sie nur in einer der beiden möglichen chiralen Formen vorkommen zu lassen.

Wie die aktuelle Ausgabe der Fachzeitschrift "Nature" berichtet, fanden Hamburger Wissenschaftler bei der Untersuchung einer einzelnen atomaren Manganschicht auf Wolfram mit einem spinpolarisierten Rastertunnelmikroskop eine komplexe magnetische Struktur: statt einer parallelen oder antiparallelen Ausrichtung benachbarter magnetischer Momente - wie es bereits in ähnlichen Systemen beobachtet wurde - zeigen die Messungen eine Spiralstruktur, bei der das magnetische Moment jedes Atoms gegenüber dem seines Nachbarn verdreht ist (siehe Abbildung). Bei genauerer Untersuchung dieses Phänomens wurde festgestellt, dass der Drehsinn dieser Spirale immer gleich ist, während die andere Drehrichtung nicht beobachtet wurde, die magnetische Struktur ist also chiral.

Um den Mechanismus für die Bildung dieser ungewöhnlichen Magnetstruktur aufzuklären wurden in Hamburg und in Jülich aufwändige Berechnungen durchgeführt, die überhaupt erst in jüngster Zeit durch die Verwendung von Hochleistungscomputern möglich sind. Diese Rechnungen erlauben Vorhersagen über die Stärke der Drehung sowie über den Drehsinn magnetischer Strukturen. Nur ein Bruch der Symmetrie erlaubt die Auswahl eines Drehsinns: so gibt es nur sehr wenige Kristalle, die im Inneren diese Eigenschaft überhaupt aufweisen können, während diese Bedingung an Oberflächen immer erfüllt ist. Umso erstaunlicher ist es, dass diese chiralen Magnetstrukturen erst jetzt an einer Kristalloberfläche identifiziert wurden. Für Anwendungen im Zukunftsgebiet der "Spintronik" ergeben sich in solchen chiralen Magnetsystemen neue Möglichkeiten: ein fließender Strom kann einen Drehimpuls auf eine Spinspirale übertragen und diese sogar in Bewegung versetzen.

Original-Veröffentlichungen:

M. Bode, M. Heide, K. von Bergmann, P. Ferriani, S. Heinze, G. Bihlmayer,
A. Kubetzka, O. Pietzsch, S. Blügel, and R. Wiesendanger
Chiral magnetic order at surfaces driven by inversion asymmetry
Nature 447, 190-193, doi:10.1038/nature05802
Artikel: http://www.nature.com/nature/journal/v447/n7141/pdf/nature05802.pdf
Christian Pfleiderer and Ulrich K. Rößler
Condensed-matter physics: Let's twist again
Nature 447, 157-158, doi:10.1038/447157a
Artikel: http://www.nature.com/nature/journal/v447/n7141/pdf/447157a.pdf

Heiko Fuchs | idw
Weitere Informationen:
http://www.nanoscience.de
http://www.sfb668.de
http://www.fz-juelich.de/iff/e_th1

Weitere Berichte zu: Drehsinn Drehung Magnetstruktur Nanokosmos

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Erforschung von Elementarteilchen in Materialien
17.01.2017 | Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie

nachricht Vermeintlich junger Stern entpuppt sich als galaktischer Greis
16.01.2017 | Ruhr-Universität Bochum

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: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Im Focus: Studying fundamental particles in materials

Laser-driving of semimetals allows creating novel quasiparticle states within condensed matter systems and switching between different states on ultrafast time scales

Studying properties of fundamental particles in condensed matter systems is a promising approach to quantum field theory. Quasiparticles offer the opportunity...

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Intelligente Haustechnik hört auf „LISTEN“

17.01.2017 | Architektur Bauwesen

Satellitengestützte Lasermesstechnik gegen den Klimawandel

17.01.2017 | Maschinenbau