Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neues Materialsystem ermöglicht lokale magnetische Monopole

10.10.2016

Ein internationales Team hat an BESSY II einen neuen Weg gefunden, um exotische magnetische Muster wie Monopole oder Wirbel in einer dünnen magnetischen Schicht zu erzeugen. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für schnelle und energieeffiziente Datenspeicher. Das neue Materialsystem besteht aus einer supraleitenden Mikrostruktur, die mit einem extrem dünnen ferromagnetischen Film beschichtet ist. Ein kurzfristig angelegtes äußeres Magnetfeld regt Ströme in den supraleitenden Bereichen an. Durch diese Ströme werden die gewünschten magnetischen Muster stabil in die ferromagnetische Dünnschicht eingeschrieben. Die Ergebnisse sind in Advanced Science publiziert.

Magnetische Muster wie Wirbel (Skyrmionen) oder Monopole eignen sich, um Daten schneller und mit weniger Energieeinsatz zu speichern. Bisher ist es jedoch schwierig, solche magnetischen Strukturen kontrolliert in einem Material zu erzeugen und zu manipulieren. Nun hat ein HZB-Team um Dr. Sergio Valencia in Kooperation mit einer Gruppe am Institut für Materialwissenschaften in Barcelona einen Weg aufgezeigt, um dies zu leisten.


Unter dem Eisen-Nickel-Film befindet sich ein supraleitender Punkt (gestricheltes Quadrat). X-PEEM-Messungen zeigen die magnetischen Domänen innerhalb der Fe-Ni-Legierung vor (links) und nach d

HZB

Magnetische Dünnschicht auf supraleitenden Punkten

Die spanischen Kooperationspartner haben Mikrostrukturen hergestellt, indem sie auf eine Trägerschicht winzige Punkte aus dem Hochtemperatur-Supraleiter Yttrium-Barium-Kupferoxid (YBaCuO) aufbrachten. Dabei stellten sie Proben mit jeweils unterschiedlich angeordneten Punkten her. Valencia und sein Team bedeckten diese Mikrostrukturen mit einem extrem dünnen Film aus einer weichmagnetischen Eisen-Nickel-Legierung.

Ströme erzeugen komplexe Felder

Die Experimente fanden bei 50 Grad Kelvin (minus 223 Grad Celsius) statt, so dass die YBaCuO-Punkte supraleitend waren. Senkrecht zur Probe legte das Team kurzfristig ein kleines äußeres Magnetfeld an. Dieses Magnetfeld erzeugt innerhalb der YBaCuO-Punkte supraleitende Ring-Ströme. Auch nach dem Abschalten des äußeren Magnetfelds laufen diese Ströme in den supraleitenden Punkten weiter und erzeugen ein komplexes magnetisches Feld, das sich direkt auf die darüberliegende magnetische Dünnschicht auswirkt.

Kartierung der magnetischen Domänen an BESSY II

Auf diese Weise lassen sich magnetische Muster in die Dünnschicht einschreiben, in denen zum Beispiel alle magnetischen Domänen aufeinander zu oder voneinander weg zeigen. Dies entspricht einem magnetischen Monopol. Das Team um Valencia konnte die magnetischen Domänen mit der Methode der Röntgen-Photo-Elektronen-Emissionsmikroskopie (X-PEEM und XMCD) an BESSY II kartieren. Das Verfahren bildet ausschließlich die Domänen innerhalb des magnetischen Eisen-Nickel-Films ab.

Monopole und Skyrmionen

Auch theoretische Simulationen belegen, dass die magnetischen Muster in der Dünnschicht über die Wechselwirkung mit den supraleitenden Bereichen erzeugt werden. Durch die Form der supraleitenden Bereiche und ihre Abstände zueinander lassen sich eine Vielzahl an exotischen magnetischen Mustern erzeugen, darunter auch stabile Wirbel, so genannte Skyrmionen. “Ich bin sehr optimistisch, dass sich diese Muster weiter miniaturisieren lassen. Damit könnte dieses Materialsystem ein Kandidat für künftige magnetische Datenspeicher werden. Außerdem gibt es jetzt schon Ideen dafür, wie es gelingen könnte, solche Materialsysteme auch bei Raumtemperatur zu nutzen“, sagt Valencia.

Die Arbeit "Encoding Magnetic States in Monopole-Like Configurations Using Superconducting Dots" ist in Advances Science, Open Access, publiziert.

DOI: 10.1002/advs.201600207

Dr. Ina Helms | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH
Weitere Informationen:
http://www.helmholtz-berlin.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Das kleine 1x1 des Plätzchenbackens mit der Software AutoNester
17.12.2018 | Fraunhofer-Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen SCAI

nachricht Rittal: Das sind die IT- und Datacenter-Trends 2019
17.12.2018 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Datenspeicherung mit einzelnen Molekülen

Forschende der Universität Basel berichten von einer neuen Methode, bei der sich der Aggregatzustand weniger Atome oder Moleküle innerhalb eines Netzwerks gezielt steuern lässt. Sie basiert auf der spontanen Selbstorganisation von Molekülen zu ausgedehnten Netzwerken mit Poren von etwa einem Nanometer Grösse. Im Wissenschaftsmagazin «small» berichten die Physikerinnen und Physiker von den Untersuchungen, die für die Entwicklung neuer Speichermedien von besonderer Bedeutung sein können.

Weltweit laufen Bestrebungen, Datenspeicher immer weiter zu verkleinern, um so auf kleinstem Raum eine möglichst hohe Speicherkapazität zu erreichen. Bei fast...

Im Focus: Data storage using individual molecules

Researchers from the University of Basel have reported a new method that allows the physical state of just a few atoms or molecules within a network to be controlled. It is based on the spontaneous self-organization of molecules into extensive networks with pores about one nanometer in size. In the journal ‘small’, the physicists reported on their investigations, which could be of particular importance for the development of new storage devices.

Around the world, researchers are attempting to shrink data storage devices to achieve as large a storage capacity in as small a space as possible. In almost...

Im Focus: Data use draining your battery? Tiny device to speed up memory while also saving power

The more objects we make "smart," from watches to entire buildings, the greater the need for these devices to store and retrieve massive amounts of data quickly without consuming too much power.

Millions of new memory cells could be part of a computer chip and provide that speed and energy savings, thanks to the discovery of a previously unobserved...

Im Focus: Quantenkryptographie ist bereit für das Netz

Wiener Quantenforscher der ÖAW realisierten in Zusammenarbeit mit dem AIT erstmals ein quantenphysikalisch verschlüsseltes Netzwerk zwischen vier aktiven Teilnehmern. Diesen wissenschaftlichen Durchbruch würdigt das Fachjournal „Nature“ nun mit einer Cover-Story.

Alice und Bob bekommen Gesellschaft: Bisher fand quantenkryptographisch verschlüsselte Kommunikation primär zwischen zwei aktiven Teilnehmern, zumeist Alice...

Im Focus: An energy-efficient way to stay warm: Sew high-tech heating patches to your clothes

Personal patches could reduce energy waste in buildings, Rutgers-led study says

What if, instead of turning up the thermostat, you could warm up with high-tech, flexible patches sewn into your clothes - while significantly reducing your...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Tagung 2019 in Essen: LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

14.12.2018 | Veranstaltungen

Pro und Contra in der urologischen Onkologie

14.12.2018 | Veranstaltungen

Konferenz zu Usability und künstlicher Intelligenz an der Universität Mannheim

13.12.2018 | Veranstaltungen

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

Außergewöhnliche Notoperation der Gefäßchirurgie am LMU-Klinikum München

17.12.2018 | Medizintechnik

Träge Miniroboter fliegen aus der Kurve

17.12.2018 | Physik Astronomie

Datenspeicherung mit einzelnen Molekülen

17.12.2018 | Physik Astronomie

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