Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Streifen statt Schichten: Miniaturisierung magnetischer Sensoren durch Ionentechnik

06.06.2008
Magnetische Sensoren und andere Anwendungen magnetischer Materialien sind vielleicht bald in noch kleineren Dimensionen als bisher möglich. Denn Dresdner Wissenschaftler konnten erstmalig einen bislang nur für ausgedehnte magnetische Schichtsysteme bekannten Effekt in einer magnetischen Mikrostruktur realisieren. Durch diese Entdeckung können magnetische Sensoren prinzipiell noch leistungsfähiger werden. Die Ergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift "Advanced Materials" veröffentlicht.

Fortschreitende Miniaturisierung ist ein wichtiger Motor für technische Weiterentwicklungen. Das zeigt sich gut an Festplattenlaufwerken, die bei einer hohen Speicherdichte heute so schmal sind, dass sie in schlanke Laptops passen. Für Festplatten werden ferromagnetische Materialien, also Dauermagneten z. B. aus Kobalt-Legierungen, verwendet.

Sie liegen in mehrlagigen magnetischen Schichtsystemen vor, wobei die einzelnen Schichten oft nur wenige Atomlagen dick sind. Lassen sich solche Systeme noch weiter miniaturisieren und wenn ja, welche Eigenschaften zeigen diese? Mit dieser Frage beschäftigen sich Wissenschaftler vom Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) Dresden und vom Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD). Sie griffen die bekannte Tatsache auf, dass es nicht ausreicht, die Dicke der einzelnen Schichten zu reduzieren.

Eine vielversprechende Alternative ist es, die typischen Eigenschaften der unterschiedlichen Materialschichten in einer einzelnen Schicht zu kombinieren, wie es den Forschern jetzt gelang. Sie stellten eine hauchdünne gestreifte Schicht her, bei der die Grenzen zwischen den einzelnen Streifen den Grenzen zwischen den einzelnen Lagen eines Schichtsystems entsprechen.

... mehr zu:
»FZD »Sensor

Übliche Schichtsysteme sind aus einzelnen Lagen hartmagnetischer und weichmagnetischer Materialien aufgebaut. Beides ist für die Funktionsfähigkeit magnetischer Bauteile wichtig. Hartmagnetische Materialien besitzen eine stabile magnetische Ausrichtung, weichmagnetische Materialien dagegen ändern ihre Magnetisierungsrichtung durch Anlegen eines magnetischen Feldes leicht, d. h. sie lassen sich leicht ummagnetisieren. Dieser Effekt wird z. B. angewendet, wenn in magnetischen Bits gespeicherte Daten durch den Lesekopf der Festplatte ausgelesen werden. So haben ultradünne magnetische Schichtsysteme die Datenspeicherung revolutioniert. Zu verdanken ist das der Entdeckung des Riesenmagnetowiderstand-Effekts (engl. giant magnetoresistance effect, kurz GMR), wofür Peter Grünberg und Albert Fert im vergangenen Jahr den Nobelpreis für Physik erhielten. Ähnliche Schichtsysteme finden sich aber auch in Magnetsensoren, die man überall im Alltag - z. B. bei Drehreglern in Stereoanlagen - antrifft.

Um magnetische Bauteile weiter zu miniaturisieren, sind die Eigenschaften sowohl hartmagnetischer als auch weichmagnetischer Materialien wichtig. Die Dresdner Wissenschaftler haben nun erstmalig gezeigt, dass man Materialien unterschiedlicher magnetischer Härte auch in einer einzelnen Schicht - im Gegensatz zu den bisherigen mehrlagigen Schichtsystemen - durch den Beschuss mit Fremdatomen im Mikrometerbereich kombinieren kann. Diese Behandlung mit Fremdatomen macht das ursprünglich hartmagnetische Material magnetisch weicher. Von oben betrachtet ergibt die neue Struktur ein Streifenmuster, da beide Materialsysteme in seitlichem Kontakt stehen. Die Erkenntnis der Dresdner Wissenschaftler dabei: Auch in einer einzelnen magnetischen Schicht beeinflussen die Grenzen zwischen den Materialien - auch Domänenwände genannt - das Ummagnetisierungsverhalten. Die neue Technologie hat den Vorteil, dass die Domänenwände mittels optischer Mikroskopie sichtbar gemacht (Abb. 1) und das Ummagnetisierungsverhalten als Ganzes untersucht werden kann.

Die Forscher wollen nun mit der Strukturierung in den Nanometer-Bereich vordringen, um die physikalischen Effekte bei einer größtmöglichen Miniaturisierung zu untersuchen. Dr. Jürgen Fassbender, Physiker am FZD, erläutert: "Es ist zu erwarten, dass ab einer bestimmten Strukturgröße weitere völlig neue Effekte auftreten."

Veröffentlichung:
J. McCord, L. Schultz, J. Fassbender "Hybrid soft-magnetic lateral exchange spring films created by ion irradiation", in: Advanced Materials 11/2008 (DOI: 10.1002/adma.200700623).
Ansprechpartner im FZD:
Dr. Jürgen Fassbender
Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung
Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD)
Tel.: 0351 260 - 3096
j.fassbender@fzd.de
Ansprechpartner im IFW:
Dr. Jeffrey McCord
Institut für Metallische Werkstoffe
IFW Dresden
Tel.: 0351 4659 - 204
j.mccord@ifw-dresden.de
Pressekontakt im FZD:
Dr. Christine Bohnet
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD)
Bautzner Landstr. 128, 01328 Dresden
Tel.: 0351 260 - 2450 oder 0160 969 288 56
Fax: 0351 260 - 2700
c.bohnet@fzd.de
Pressekontakt im IFW:
Dr. Carola Langer
Tel.: 0351 4659 - 234
c.langer@ifw-dresden.de

Dr. Christine Bohnet | idw
Weitere Informationen:
http://www3.interscience.wiley.com/journal/119816544/issue
http://www.fzd.de/

Weitere Berichte zu: FZD Sensor

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Tanz mit dem Feind
12.12.2018 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

nachricht Bose-Einstein-Kondensate können Gravitationswellen derzeit wohl kaum nachweisen
12.12.2018 | Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

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: 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...

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: Tödliche Kombination: Medikamenten-Cocktail dreht Krebszellen den Saft ab

Zusammen mit einem Blutdrucksenker hemmt ein häufig verwendetes Diabetes-Medikament gezielt das Krebswachstum – dies haben Forschende am Biozentrum der Universität Basel vor zwei Jahren entdeckt. In einer Folgestudie, die kürzlich in «Cell Reports» veröffentlicht wurde, berichten die Wissenschaftler nun, dass dieser Medikamenten-Cocktail die Energieversorgung von Krebszellen kappt und sie dadurch abtötet.

Das oft verschriebene Diabetes-Medikament Metformin senkt nicht nur den Blutzuckerspiegel, sondern hat auch eine krebshemmende Wirkung. Jedoch ist die gängige...

Im Focus: Lethal combination: Drug cocktail turns off the juice to cancer cells

A widely used diabetes medication combined with an antihypertensive drug specifically inhibits tumor growth – this was discovered by researchers from the University of Basel’s Biozentrum two years ago. In a follow-up study, recently published in “Cell Reports”, the scientists report that this drug cocktail induces cancer cell death by switching off their energy supply.

The widely used anti-diabetes drug metformin not only reduces blood sugar but also has an anti-cancer effect. However, the metformin dose commonly used in the...

Im Focus: New Foldable Drone Flies through Narrow Holes in Rescue Missions

A research team from the University of Zurich has developed a new drone that can retract its propeller arms in flight and make itself small to fit through narrow gaps and holes. This is particularly useful when searching for victims of natural disasters.

Inspecting a damaged building after an earthquake or during a fire is exactly the kind of job that human rescuers would like drones to do for them. A flying...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

ICTM Conference 2019 in Aachen: Digitalisierung als Zukunftstrend für den Turbomaschinenbau

12.12.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Januar und Februar 2019

11.12.2018 | Veranstaltungen

Eine Norm für die Reinheitsbestimmung aller Medizinprodukte

10.12.2018 | Veranstaltungen

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

Forscher legen Grundstein für smartes Kontrastmittel

13.12.2018 | Biowissenschaften Chemie

Quantenkryptographie ist bereit für das Netz

13.12.2018 | Informationstechnologie

Wie Ballaststoffe und Darmbakterien den Herz-Kreislauf schützen

13.12.2018 | Biowissenschaften Chemie

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