Mit Röntgen- und Neutronenstrahlen die Spinstruktur in Nanomagneten durchleuchten

Super ADAM und VEKMAG helfen Physikern der Ruhr-Universität bei der Untersuchung nanomagnetischer Phänomene: Mit Neutronen und Synchrotron- bzw. Röntgenstrahlung gehen die Forscher den nanomagnetischen Eigenschaften auf den Grund. Für den Nachfolger von ADAM (Advanced Diffractometer for the Analysis of Materials), dessen Bau vor drei Jahren begonnen wurde, und für die Neuentwicklung der Messkammer VEKMAG am Berliner Synchrotron BESSY hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) jetzt eine Förderung von 1,7 Mio. Euro für drei Jahre bewilligt.

Super ADAM: Umschalten von magnetischen Nanoschichten ergründen

Die RUB-Forscher betreiben ADAM seit Ende der 90er Jahre an der stärksten Neutronenquelle der Welt, dem Institut Laue-Langevin in Grenoble (Frankreich). Forschergruppen aus der ganzen Welt reisen an, um mit diesem Neutronenreflektometer den Magnetismus auf der Nanoskala wie auch die Grenzflächen von festen und flüssigen Phasen aufzuklären. Nach über zehn Betriebsjahren wurde vor drei Jahres beschlossen, ADAM völlig neu zu bauen und noch leistungsfähiger zu machen. Das Resultat Super ADAM geht nach einer Reihe von erfolgreichen Tests nächsten Monat in den Nutzerbetrieb. Aufbau, Betrieb und Weiterentwicklung von Super ADAM betreiben die RUB-Forscher gemeinsam mit einer schwedischen Arbeitsgruppe aus Uppsala. „Die BMBF-Förderung erlaubt es uns, in eine völlig neue Richtung der Neutronenreflexion vorzustoßen“, freut sich der Bochumer Arbeitsgruppenleiter Prof. Dr. Hartmut Zabel. „Künftig werden wir auch dynamische Prozesse in Nanomagneten über einen weiten Frequenzbereich vom Kilo- bis in den oberen Megahertz hinein verfolgen. Das ist wichtig, um genaue Auskunft über die Struktur und die Geschwindigkeit von magnetischen Domänen bei der Ummagnetisierung von Nanostrukturen zu erhalten.“

VEKMAG: Einzelne Atome untersuchen

Anders als Super ADAM wird VEKMAG (Vektor-Magnet) am Berliner Synchrotron BESSY (jetzt Teil des Helmholtz Zentrums Berlin) mit Synchrotronstrahlung arbeiten. Dabei wird der niederenergetische und zirkular polarisierte Bereich von Röntgenstrahlung genutzt. „Im Unterschied zur Neutronenuntersuchung wird hier Wert auf das Verhalten einzelner Atome gelegt“, erklärt Prof. Zabel. „Während Neutronen z.B. Auskunft über den Magnetismus von ultradünnen Legierungsschichten liefern, können die Röntgenstrahlen in die einzelnen Atome eindringen und sie spektroskopisch anregen, so dass man die magnetischen Eigenschaften der Legierungselemente unterscheiden kann.“ VEKMAG ist ein Gemeinschaftsprojekt der RUB mit der FU Berlin und der Universität Regensburg. Alle drei Teams werden gemeinsam die neue Kammer bauen, die viel höhere Magnetfelder und tiefere Temperaturen erreichen wird als die Vorläuferin ALICE, die das Bochumer viele Jahre lang betrieben hat. Darüber hinaus werden die Proben unter ultrareinsten Vakuumbedingungen gemessen. „Die Vielfalt der Messmethoden, die sich mit der neuen Kammer sowohl für magnetische Strukturuntersuchungen wie auch für magnetische Spektroskopie und für zeitlich aufgelöste Experimente eröffnen wird, wird international einzigartig sein“, so Prof. Zabel.

Weitere Informationen

Prof. Dr. Hartmut Zabel, Lehrstuhl für Experimentalphysik / Festkörperphysik der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, NB 4 / 125, Tel. 0234/32-23649, Fax: 0234/32-14173, email hartmut.zabel@rub.de

Redaktion: Meike Drießen