Nano-Wellblech mit großer magnetischer Wirkung

29.06.2007

Wissenschaftler des Forschungszentrums Dresden-Rossendorf konnten zeigen, dass sich magnetische Eigenschaften von Materialien gezielt durch Nano-Strukturen auf der Oberfläche beeinflussen lassen. Dieser erstmalig beobachtete Effekt erlaubt ein tieferes Verständnis von magnetischen Materialen und könnte die Entwicklung neuartiger Sensoren ermöglichen.

Jedes Material besitzt ihm eigene Eigenschaften. Die Eigenschaft, Strom zu leiten, ist beispielsweise typisch für Kupfer, nicht jedoch für Holz oder Plastik. Eine Veränderung solcher Materialeigenschaften ist nur innerhalb natürlich vorgegebener Grenzen möglich. Dr. Jürgen Faßbender und Dr. Stefan Facsko haben nun entdeckt, dass spezielle Nano-Strukturen auf der Oberfläche einen entscheidenden Einfluss auf die magnetischen Eigenschaften des gesamten Materials haben. Sie konnten somit erstmalig den Magnetismus auf atomarer Ebene, und damit jenseits natürlicher Grenzen, gezielt verändern.

Dr. Stefan Facsko beschäftigt sich mit Verfahren, um gezielt neuartige Oberflächenstrukturen auf Materialen herzustellen. Mit Hilfe eines Ionenstrahls erzeugt er eine wellenartige Struktur auf einer Siliziumoberfläche. In einem zweiten Schritt wird auf diese behandelte Oberfläche eine ultradünne Schicht eines magnetischen Materials aufgetragen. Diese Schicht übernimmt dabei die wellenartige Struktur der Siliziumoberfläche. So entsteht eine Art Nano-Wellblech, dessen Täler und Berge winzig klein sind. Gerade einmal 2 Nanometer hoch sind die erzeugten Strukturen.

Der Physiker Dr. Jürgen Fassbender untersuchte diese Oberflächenschichten auf ihre magnetischen Eigenschaften. Er beschreibt die außergewöhnlich starke Richtungsabhängigkeit der magnetischen Eigenschaften im neuen Material. Die gemessenen Daten zeigen, dass es eine Vorzugsrichtung parallel zu den Tälern und Hügeln des Nano-Wellblechs gibt. Das bedeutet, dass eine Richtungsumkehrung der Magnetisierung nur schwer möglich ist. Solch eine höhere Stabilität der Magnetisierung ist beispielsweise für Winkelsensoren eine sehr wünschenswerte Eigenschaft.

Die Ergebnisse der Rossendorfer Forscher zeigen somit erstmalig, dass Veränderungen von Materialoberflächen auf atomarer Skala einen grundlegenden Einfluss auf die magnetischen Eigenschaften des gesamten Materials haben.

Originalveröffentlichung: M. O. Liedke, B. Liedke, A. Keller, B. Hillebrands, A. Mücklich, S. Facsko, J. Faßbender "Induced anisotropies in exchange coupled systems on rippled substrates"; Physical Review B - Rapid Communications 2007.

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