Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie der Strom im Magnetfeld fließt

04.05.2017

Physiker der Universität Göttingen untersuchen Magnetwiderstand auf atomarer Skala

Wissenschaftlern der Universität Göttingen ist es gelungen, den Einfluss eines Magnetfeldes auf den elektrischen Stromtransport auf mikroskopischer Ebene zu verstehen. Mit Hilfe eines eigens hierfür konstruierten Rastertunnelmikroskops war es ihnen erstmals möglich, den Elektronenfluss bis auf die atomare Skala zu vermessen. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Nature Communications erschienen.


Rastertunnelpotentiometrie-Aufnahme einzelner Graphen-Inseln (Bildgröße 400 Nanometer) für verschiedene Magnetfeldrichtungen. Der Farbverlauf zeigt den gemessenen Spannungsabfall, die gelben Pfeile deuten die dazugehörige Stromrichtung an. Grafik: Universität Göttingen


Privatdozent Dr. Martin Wenderoth (links) und Erstautor Philip Willke. Foto: Universität Göttingen

Der sogenannte Magnetwiderstand, die Änderung des elektrischen Widerstandes mit dem Magnetfeld, ist eine wichtige physikalische Größe, die grundlegend Aufschluss über die Eigenschaften eines Materials geben kann.

„Klassisch werden Elektronen in einem Magnetfeld aufgrund der Lorentz-Kraft zusätzlich seitlich abgelenkt. Wie stark sie abgelenkt werden, hängt von der Leitfähigkeit und der Ladungsträgerkonzentration des Materials ab, in dem sie sich bewegen“, erläutert Philip Willke vom IV. Physikalischen Institut der Universität Göttingen, der sich im Rahmen seiner Doktorarbeit mit dem Thema beschäftigte.

„Magnetfelder werden zum Beispiel in elektronischen Bauteilen verwendet. Diese sind nur noch wenige atomare Lagen dick. Deshalb ist es nötig, hochauflösende Mikroskope zu verwenden, um den Stromfluss zu charakterisieren.“

Um einen Einblick auf diese Längenskalen zu erhalten, benutzte die Forschergruppe ein Rastertunnelmikroskop. Dieses ertastet ähnlich wie Blindenschrift die Oberfläche einer Probe, in diesem Fall mit einer dünnen Metallspitze. „Diese Methode erlaubt es, Abbildungen bis auf die Skala von wenigen Nanometern, also ein Millionstel Millimeter, zu erstellen“, ergänzt Thomas Kotzott vom IV. Physikalischen Institut. „Darüber hinaus sind Messungen des Elektronentransports insbesondere in hohen Magnetfeldern nicht trivial, und wir mussten die Instrumente und Methoden eigens entwickeln.“

Besonderes Augenmerk legten die Forscher auf den Einfluss von Defekten, kleinen Schönheitsfehlern im Material. Diese führen in der Regel zu einem höheren Widerstand der Probensysteme. „Wir konnten mit einem Blick auf die Nanoskala erstmals zeigen, dass die von uns charakterisierten Defekte im Material ihren Widerstand im Magnetfeld nicht ändern, im Gegensatz zum Rest der Probe“, ergänzt Arbeitsgruppenleiter Dr. Martin Wenderoth.

Die Forscher führen dies auf einen anderen Streumechanismus zurück. Diese innovative Methode erlaubt somit erstmals neue Einblicke in den elektrischen Stromfluss bis hinunter auf die atomare Skala und kann zukünftig helfen, Materialien mit hoher Auflösung zu charakterisieren.

Originalpublikation: Philip Willke et al. Magnetotransport on the nano scale. Nature Communications 8, 15283. Doi: 10.1038/ncomms15283 (2017), http://www.nature.com/articles/ncomms15283

Hinweis an die Redaktionen:
Fotos zum Thema haben wir im Internet unter http://www.uni-goettingen.de/de/3240.html?cid=5817 zum Download bereitgestellt.

Kontakt:
Privatdozent Dr. Martin Wenderoth
Georg-August-Universität Göttingen
Fakultät für Physik – IV. Physikalisches Institut
Friedrich-Hund-Platz 1, 37077 Göttingen
Telefon (0551) 39-9367
E-Mail: wenderoth@ph4.physik.uni-goettingen.de
Internet: http://www.uni-goettingen.de/de/500611.html

Weitere Informationen:

http://www.nature.com/articles/ncomms15283
http://www.uni-goettingen.de/de/3240.html?cid=5817

Thomas Richter | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-goettingen.de/

Weitere Berichte zu: Blindenschrift Elektronen Magnetfeld Stromfluss Stromtransport nano scale

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht cw-Wert wie ein Lkw: FH Aachen testet Weihnachtsbaum im Windkanal
20.11.2017 | FH Aachen

nachricht Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau
17.11.2017 | Universität Ulm

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: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

VDI-Expertenforum „Gefährdungsanalyse Trinkwasser"

20.11.2017 | Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Anwender-Workshops „Laserbearbeitung von Faserverbundwerkstoffen“

20.11.2017 | Seminare Workshops

Hand aufs Herz - was wissen wir über herzgesunde Lebensmittel?

20.11.2017 | Unternehmensmeldung

Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

20.11.2017 | Materialwissenschaften