Erstmals werden magnetische Materialstrukturen in 3D sichtbar

Erstmals können magnetische Materialstrukturen dreidimensional dargestellt werden. Eingehende Kenntnisse über diese Strukturen – auch Domänen genannt – haben eine enorme Bedeutung für die Entwicklung von Speichermedien.

Wählt man die Eigenschaften der Domänen so, dass möglichst wenig Strom an den Domänenwänden verloren geht, werden die Speichermedien leistungsfähiger.

In fast jedem magnetischen Material sind sie verborgen: magnetische Domänen. Es sind mikroskopisch kleine, magnetisierte Bereiche. Diese Bereiche werden in der Wissenschaft als „Weiss´sche Bezirke“ bezeichnet, benannt nach dem Physiker Pierre-Ernest Weiss. Er sagte deren Existenz bereits 1907 theoretisch voraus.

Wissenschaftler der BAM-Arbeitsgruppe „Röntgentopographie“ haben zusammen mit Kollegen des HZB Helmholtz Zentrum Berlin die wenige Mikro- bis Millimeter großen Weiss’schen Bezirke durch Kombination einer neuartigen Messtechnik mit einem neuartigen Algorithmus zerstörungsfrei sichtbar gemacht. Dazu entwickelten sie eine invertierte Talbot-Lau-Neutronentomographie, die die magnetischen Domänenwände zerstörungsfrei kontrastreich abbildet.

Die so ermittelten Messdaten waren jedoch erst mit einem von der BAM patentierten tomographischen Rekonstruktions-Algorithmus hinreichend präzise zu 3D-Abbildungen verarbeitbar. Axel Lange, Physiker in der Arbeitsgruppe, hat hier als Erfinder der Rekonstruktionsmethode „DIRECTT“ Pionierarbeit geleistet. Die Domänen werden vollständig in ihrer räumlichen Anordnung dargestellt und vermessbar, ein jahrzehntelang ungelöstes Problem der Materialforschung.

Angesichts der Bedeutung magnetischer Domänen für das bisher unzureichende physikalische Grundverständnis von magnetischen Materialien und ihre technischen Anwendungen in Speichermedien oder im Fahrzeugbau eröffnen die hier erzielten Ergebnisse und eingesetzten Methoden spektakuläre Entwicklungsmöglichkeiten. Sie werden in der Zeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht (DOI: 10.1038/ncomms1125 (2010)).

Kontakt:
Dipl.-Phys. Axel Lange
Fachgruppe VIII.5 „Mikro-ZfP“
Telefon: +49 30 8104-3667
Fax: +49 30 8104-1837
Mail: axel.lange@bam.de