Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Veröffentlichung in „Nano Letters“ - Magneto-Optik bei Raumtemperatur

11.12.2012
Stellen Sie sich vor, Sie können Bauelemente herstellen, die elektrische, optische und magnetische Funktionalität vereinen.
Bei der Erforschung der hierzu benötigten magneto-optischen Materialien ist einer Arbeitsgruppe vom Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) ein entscheidender Schritt gelungen. Ihre Ergebnisse erschienen jüngst in der renommierten Fachzeitschrift „Nano Letters“.

Heutzutage basiert die dauerhafte Datenspeicherung auf den magnetischen Eigenschaften von Metallen. Die ultraschnelle Informationsverarbeitung im Chip hingegen verwendet eine andere Materialklasse, die Halbleiter. Silizium ist deren prominentestes Beispiel. Gelingt es, Halbleitern eine magnetische Funktionalität aufzuprägen, wären Bauelemente möglich, die Informationen speichern und verarbeiten und dabei weniger Energie verbrauchen als heutige Komponenten. Der kommerzielle Einsatz solcher „Wundermaterialien“ ist allerdings noch Zukunftsmusik.
In einer Kooperation der Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Gerd Bacher vom Center for Nanointegration Duisburg-Essen (CENIDE) und der Arbeitsgruppe um Prof. Taeghwan Hyeon von der Universität Seoul in Südkorea gelang allerdings ein wichtiger Fortschritt in diesem zukunftsträchtigen Forschungsfeld.

Das Team um die gebürtige Brasilianerin Rachel Fainblat, Doktorandin bei Prof. Bacher, hat für seine Untersuchungen chemisch hergestellte Streifen aus Selen und Cadmium verwendet – Bänder, die nur wenige Nanometer breit und einige Mikrometer lang sind und denen winzige Mengen von Mangan beigemischt sind. Die elektronischen und optischen Eigenschaften werden durch den Halbleiter Cadmiumselenid bestimmt, die magnetischen Eigenschaften durch die Manganatome im Kristall. Entscheidend für die Anwendungen ist nun, wie diese Eigenschaften miteinander verknüpft sind. Diese Kopplung wird durch zwei Konstanten beschrieben, deren Abhängigkeit von der Größe der Nanostrukturen in der Literatur heftig umstritten ist.

Rasterkraftmikroskopische Aufnahme der untersuchten Nanobänder. (Bildnachweis: UDE)

Fainblats Ziel war es nun, diese Kopplungsstärke zu bestimmen und das Potenzial dieser ungewöhnlichen Nanostrukturen für Anwendungen bei Raumtemperatur zu erforschen.

Dazu hat die 29-Jährige optische Messmethoden eingesetzt und mit verschieden starken Magnetfeldern und unterschiedlichen Anregungswellenlängen experimentiert. Aus den experimentellen Ergebnissen konnte sie auf die Stärke der Kopplung zwischen Ladungsträgern und magnetischen Dotieratomen in den Nanobändern zurückschließen.

„Weil wir die Übergänge aus zwei verschiedenen Energiebändern, also vereinfacht ausgedrückt verschiedenen Energieniveaus, bestimmt haben, konnten wir als erste beide Kopplungskonstanten unabhängig bestimmen und zeigen, dass eine der beiden Konstanten in der Tat in Nanostrukturen stark verändert ist“, berichtet Fainblat. Zusätzlich – und für Anwendungen extrem wichtig – konnte sie nachweisen, dass die Nanobänder auch bei Raumtemperatur magneto-optische Funktionalität zeigen. Vorherige Untersuchungen bezogen sich immer auf extrem tiefe Temperaturen.

„Aber eine Platine, die erst in flüssigem Stickstoff gekühlt werden muss, damit sie funktioniert, ist für die Routineanwendung schlicht untauglich.“ Was die untersuchten Nanobänder zusätzlich attraktiv für industrielle Anwendungen macht, ist ihre einfache und flexible Prozessierbarkeit – auch auf flexiblen Substraten wie z. B. Folien.

Wie wichtig ihre Arbeit für künftige magneto-optische Technologien ist, zeigt die Tatsache, dass Fainblat für ihre Veröffentlichung auf der größten Konferenz im Bereich der Halbleiterphysik (International Conference on the Physics of Semiconductors) mit dem Preis „Young Scientist Best Paper Award“ ausgezeichnet wurde.

DOI: 10.1021/nl302639k

Redaktion und weitere Informationen: http://www.cenide.de
Birte Vierjahn, CENIDE, Tel. 0203/379-8176, birte.vierjahn@uni-due.de

Katrin Koster | idw
Weitere Informationen:
http://www.cenide.de
http://www.uni-due.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Quanten-Boten kommunizieren doppelt so schnell
22.02.2018 | Österreichische Akademie der Wissenschaften

nachricht Highlight der Halbleiter-Forschung
20.02.2018 | Technische Universität Chemnitz

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: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Im Focus: Developing reliable quantum computers

International research team makes important step on the path to solving certification problems

Quantum computers may one day solve algorithmic problems which even the biggest supercomputers today can’t manage. But how do you test a quantum computer to...

Im Focus: Innovation im Leichtbaubereich: Belastbares Sandwich aus Aramid und Carbon

Die Entwicklung von Leichtbaustrukturen ist eines der zentralen Zukunftsthemen unserer Gesellschaft. Besonders in der Luftfahrtindustrie und in anderen Transportbereichen sind Leichtbaustrukturen gefragt. Sie ermöglichen Energieeinsparungen und reduzieren den Ressourcenverbrauch bei Treibstoffen und Material. Zum Einsatz kommen dabei Verbundmaterialien in der so genannten Sandwich-Bauweise. Diese bestehen aus zwei dünnen, steifen und hochfesten Deckschichten mit einer dazwischen liegenden dicken, vergleichsweise leichten und weichen Mittelschicht, dem Sandwich-Kern.

Aramidpapier ist ein etabliertes Material für solche Sandwichkerne. Sein mechanisches Strukturversagen ist jedoch noch unzureichend erforscht: Bislang fehlten...

Im Focus: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

Tag der Seltenen Erkrankungen – Deutsche Leberstiftung informiert über seltene Lebererkrankungen

21.02.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

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

Von Hefe für Demenzerkrankungen lernen

22.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Sektorenkopplung: Die Energiesysteme wachsen zusammen

22.02.2018 | Seminare Workshops

Die Entschlüsselung der Struktur des Huntingtin Proteins

22.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

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