Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Heiße Sache: Magnetische Domänenwände

09.10.2015

Erste Messung der thermoelektrischen Eigenschaften einer einzelnen magnetischen Domänenwand

Magnetische Nanostrukturen – genauer: das Wechselspiel zwischen Ladung, Spin und Stromfluss in Abhängigkeit eines Temperaturgradienten bei solchen Strukturen – sind das Thema eines schnell wachsenden Forschungsgebietes namens Spin-Kaloritronik, das bereits mit einer ganzen Reihe von neu entdeckten, interessanten Effekten und vielversprechenden Anwendungen aufwarten kann.


Der Heizdraht erzeugt einen Temperaturunterschied zwischen den elektrischen Kontakten dieses Nanodrahtes. Fängt man an der Einkerbung eine magnetische Domänenwand, ändert sich die Thermospannung.

(Abb.: PTB)

In der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) ist es jetzt zum ersten Mal gelungen, die thermoelektrischen Eigenschaften einer einzelnen magnetischen Domänenwand zu messen. Die Ergebnisse sind in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Physical Review B veröffentlicht und sogar als „Editors‘ Suggestion“ hervorgehoben.

Da magnetische Domänenwände in allen makroskopischen und nanoskaligen magnetischen Materialien und Bauteilen auftreten, ist die Tatsache, dass nun neben den magnetischen und elektrischen Eigenschaften auch erstmals die thermoelektrischen Eigenschaften dieser grundlegenden magnetischen Strukturen erfasst und beschrieben werden können, für eine ganze Reihe von Anwendungen von Bedeutung.

Bereits im Jahre 1821 entdeckte der Physiker Thomas Johann Seebeck, dass ein Temperaturunterschied zwischen den Enden eines metallischen Drahtes zu einer elektrischen Spannung zwischen der Drahtenden führt. Dieser sogenannte Seebeck-Effekt wird heute z. B. in Thermoelementen für die direkte Umwandlung von Abwärme in elektrische Energie genutzt.

Die Größe der erzeugten elektrischen Spannung hängt dabei nicht nur von den elektrischen, sondern auch von den magnetischen Eigenschaften des Materials ab. So ändert sich in einem ferromagnetischen Metall (wie z. B. Eisen) der Seebeck-Koeffizient bei Drehung der Magnetisierung in einem externen Magnetfeld. Dieses Verhalten wird auch als Magneto-Seebeck-Effekt bezeichnet.

In der PTB wurden nun erstmals die thermoelektrischen Eigenschaften einzelner magnetischer Nanodrähte detailliert unter die Lupe genommen. Stoßen in einem magnetischen Nanodraht zwei Bereiche mit unterschiedlich ausgerichteter Magnetisierung aneinander, so entsteht im Grenzbereich eine magnetische Domänenwand. Die An- oder Abwesenheit der Domänenwand macht sich dabei durch eine Änderung des elektrischen Widerstandes des Drahtes bemerkbar, der über elektrische Kontakte gemessen werden kann.

In den neuen Untersuchungen wurde nun erstmals gezeigt, dass die An- oder Abwesenheit der Domänenwand auch zu einer messbaren Änderung der von dem Draht erzeugten Thermospannung führt. Dafür wurde in den Experimenten die eine Seite des Drahtes mit einem elektrischen Heizer erwärmt und über zwei Kontakte die Seebeck-Spannung gemessen (siehe Abbildung).

Eine Einkerbung des Drahtes erlaubte es, zwischen den Kontakten genau eine einzelne magnetische Domänenwand einzufangen und den daraus resultierenden Unterschied der Seebeck-Spannung zu bestimmen. Dabei zeigte sich, dass der Domänenwand-Magneto-Seebeck-Effekt zu einer Erhöhung der insgesamt gemessenen Thermospannung des Nanodrahtes führte.

Magnetische Domänenwände treten in allen makroskopischen und nanoskaligen magnetischen Materialien und Bauteilen auf. Mit den nun publizierten Ergebnissen konnten neben den magnetischen und elektrischen Eigenschaften auch erstmals die thermoelektrischen Eigenschaften dieser grundlegenden magnetischen Strukturen erfasst und beschrieben werden.
(es/ptb)

Die wissenschaftliche Veröffentlichung:
Patryk Krzysteczko, Xiukun Hu, Niklas Liebing, Sibylle Sievers, Hans W. Schumacher: Domain wall magneto-Seebeck effect. Phys. Rev. B 92, 140405(R) (2015) http://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.92.140405 (6. Oktober 2015), http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.92.140405

Ansprechpartner:
Dr. Patryk Krzysteczko, PTB-Arbeitsgruppe 2.52 Nanomagnetismus, Telefon: (0531) 592-2525, E-Mail: patryk.krzysteczko@ptb.de

Weitere Informationen:

http://www.ptb.de/cms/presseaktuelles/journalisten/presseinformationen/presseinf...

Erika Schow | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Flipper auf atomarem Niveau
30.03.2017 | Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie

nachricht Klein bestimmt über groß?
29.03.2017 | Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation

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: Kleinstmagnete für zukünftige Datenspeicher

Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Chemikern der ETH Zürich hat eine neue Methode entwickelt, um eine Oberfläche mit einzelnen magnetisierbaren Atomen zu bestücken. Interessant ist dies insbesondere für die Entwicklung neuartiger winziger Datenträger.

Die Idee ist faszinierend: Auf kleinstem Platz könnten riesige Datenmengen gespeichert werden, wenn man für eine Informationseinheit (in der binären...

Im Focus: Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet

Wie kann man Quanteninformation zuverlässig übertragen, wenn man in der Verbindungsleitung mit störendem Rauschen zu kämpfen hat? Uni Innsbruck und TU Wien präsentieren neue Lösungen.

Wir kommunizieren heute mit Hilfe von Funksignalen, wir schicken elektrische Impulse durch lange Leitungen – doch das könnte sich bald ändern. Derzeit wird...

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Herzerkrankungen: Wenn weniger mehr ist

30.03.2017 | Medizin Gesundheit

Flipper auf atomarem Niveau

30.03.2017 | Physik Astronomie

Europaweite Studie zu „Smart Engineering“

30.03.2017 | Studien Analysen