Procter & Gamble-Förderpreis 2005 an Leipziger Physik-Diplomanden

Silvio Petriconi, Diplomand am Institut für Experimentelle Physik II der Universität Leipzig, erhielt jetzt den Procter & Gamble-Förderpreis 2005 für seine Diplomarbeit zur Erzeugung ferromagnetischer Mikrostrukturen in hochreinem Graphit mit Hilfe eines Echtzeit-Scansystems für Ionenstrahlen.

Ferromagneten kennt jeder aus dem Alltag: Wenn etwa der Kühlschrank beim Schließen einrastet, liegt das am Ferromagneten in seiner Tür. Er zieht mit seinem permanenten Magnetfeld einen Eisenrahmen der Verkleidung an.

Bruch mit der bisherigen Lehrmeinung

In heutigen Lehrbüchern zum Thema „Ferromagnetismus“ läßt sich nachlesen, daß quasi alle Ferromagneten zumindest zu Teilen aus den Übergangsmetallen Eisen, Kobalt oder Nickel bestehen. Und es gibt auch eine scheinbar ganz plausible Theorie, warum das so sein muss.

„Allerdings scheint die Natur über die Sache etwas anders zu denken,“, meint Silvio Petriconi, „denn seit ein paar Jahren häufen sich Berichte, in denen verschiedene Forschergruppen unter oft schwer reproduzierbaren Bedingungen Ferromagnetismus in Materialien nachgewiesen haben wollten, die keine Übergangsmetalle, dafür aber Kohlenstoff enthalten. Das widerspricht der Lehrbuchtheorie und wurde auch entsprechend skeptisch beurteilt, zumal schon die kleinste Verunreinigung mit einem Eisenkorn reicht, um in jedem Material tolle magnetischen Signale zu messen.“

Ergebnis von Kontrollmessungen bestätigt

Die Leipziger Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Pablo D. Esquinazi vom Institut für Experimentelle Physik II der Universität Leipzig aber ist sich sicher, dass es sich bei dem gemessenen Effekt um kein Artifakt handelt. Bereits 2003 bestrahlten die Wissenschaftler in enger Zusammenarbeit mit der Forschungsgruppe von Prof. Dr. Tilman Butz hochreinen Graphit mit dem Mikrostrahl des Leipziger Ionenbeschleunigers LIPSION. Dabei entstanden Schäden im Material, und man bekam ganz klare Anzeichen von Ferromagnetismus. Dieses unglaubliche Ergebnis wurde inzwischen durch verschiedene Kontrollmessungen bestätigt, z.B. an der Stanford University in den USA.

S. Petriconi beschäftigte sich in seiner Diplomarbeit mit dem gezielten Erzeugen von magnetischen Formen und Strukturen auf der Graphitoberfläche mit Hilfe eines gesteuerten Ionenstrahls. Mit umfangreichen Änderungen an der Strahlsteuerungssoftware des Beschleunigers erzeugte er beliebige geometrische Formen, um die Verläufe sogenannter magnetischer Domänen studieren. Damit hofft er, den Ursachen des Ferromagnetismus in Graphit auf die Spur zu kommen.

Ergebnis mit vielen Anwendungen: Strahlsteuerung in Echtzeit

Ein Produkt seiner Arbeit ist ein sog. Echtzeit-Steuersystem für den Ionenstrahl des LIPSION-Beschleunigers, das derzeit alle vergleichbaren Systeme um ein Vielfaches an Präzision übertrifft. „Mit solch einem Echtzeit-Scansystem kann man neben der Erzeugung magnetischer Mikrostrukturen auch viele andere Dinge anstellen: Zellbiologie und Nanotechnik profitieren gleichermaßen von den neuen Versuchen, die damit möglich werden.“, sieht der Diplomand in die Zukunft. „Vielleicht wird man in ein paar Jahren eine ganz neue Generation von Magneten haben, die nicht nur leichter und stärker sind als die heutigen, sondern die auch ganz neue technologische Anwendungsfelder im Bereich der Nanotechnik und Spin-Elektronik eröffnen.“ Die Fülle möglicher Anwendungsfelder sei heute noch gar nicht absehbar.

Der vielversprechende Nachwuchswissenschaftler studiert neben Physik noch Volkswirtschaftslehre und sieht im interdisziplinären Bereich dieser beiden Fächer seine Zukunft.

Weitere Informationen:

Silvio Petriconi
Telefon: 0 341 97-32 707
E-Mail: petriconi@physik.uni-leipzig.de