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HZDR entdeckt 1_2012

TITEL// Das Forschungsmagazin aus dem HZDR WWW.Hzdr.DE 10 11 zufällig nach oben oder nach unten. An diese Richtung aber müssen sich die Magnete am Rand der Scheibe anpassen und brauchen dazu relativ viel Energie. Die schräge Außenkante aber lässt dieses Magnetfeld bevorzugt in die Richtung der Schräge entstehen, was viel weniger Energie kostet. Deshalb entstehen jetzt die Magnetwirbel einfacher. Glaskugeln als Schablone Wie aber stellt Norbert Martin, der die entscheidenden Experi- mente im Labor durchführte, diese Scheiben mit schrägen Kanten her? Er gibt winzige Glaskügelchen mit einem Durch- messer von 0,30 Tausendstel Millimeter (300 Nanometer) auf eine dünne Magnetschicht. Unter bestimmten Bedingungen liegen diese Glaskugeln alle nebeneinander und bilden winzige Sechsecke mit kleinen Lücken dazwischen. Feuern die Wis- senschaftler mit Argon-Ionen auf diese Schicht, schlagen die- se atomaren und elektrisch geladenen Geschosse durch die Lücken zwischen den Glaskugeln aus der darunter liegende Magnetschicht Partikel heraus. Die Anordnung der Glaskugeln wirkt so als Schablone: Unter jeder einzelnen Glaskugel bleibt eine magnetische Scheibe stehen, während unter den Lücken die Magnetschicht verschwindet. Im Laufe des Beschusses aber splittern die Argon-Ionen auch Teile von den Glaskugeln ab, die so immer kleiner werden und am Ende der Prozedur statt 300 nur noch 260 Nanometer Durchmesser haben. Da- durch erreichen die Argon-Ionen unter den Glaskugeln auch etwas weiter innen liegende Bereiche der darunter gerade entstehenden Magnetscheiben. Weil dort der Beschuss kürzer dauert, splittert innen auch weniger Material ab. Wie von selbst entsteht so die gewünschte schräge Kante, ganz oben hat die Magnetscheibe am Ende 260 Nanometer Durchmes- ser, unten sind es 300 Nanometer. Nach Entfernen der Glaskugeln bleibt eine Fläche mit Magnet- scheiben übrig, die bei starker Vergrößerung ein wenig einem Blick von oben auf etliche Exemplare eines guten alten Elek- troherdes ähneln. Die winzigen Scheiben mit schrägen Kanten und Magnetwirbeln im HZDR sind zwar viel kleiner, sehen den alten Elektroherden aber sehr ähnlich. Und sie könnten in Zukunft zu noch kleineren und besseren Computern führen, die auch noch Energie sparen. Die aber wird Jeffrey McCord kaum entwickeln, schließlich ist er Grundlagenforscher. Und die liefern nur das Fundament, auf denen Ingenieure später die Entwicklung bis zu einer praktischen Anwendung vorantreiben. Publikation: Norbert Martin u.a.: „Enhanced Nucleation of Vortices in Soft Magnetic Materials Prepared by Silica Nanosphere Lithogra- phy“, in Advanced Functional Materials, Band 21, S. 891 (DOI: 10.1002/adfm.201002140) Das HZDR bietet jedes Jahr mindestens eine Fortbildung für Lehrerinnen und Lehrer naturwissenschaftlicher Fächer an sächsischen Gymnasien und Mittelschulen an. Der 17. Februar 2012 war ganz dem Thema Magnetohydrodynamik (MHD) gewidmet – vereinfacht gesagt ging es um Magnetfelder im Fluss. Rund 80 Teilnehmer verfolgten mit großem Interesse die Vorträge zur Beeinflussung von Metall- und Halbleiter- schmelzen mit Hilfe von Magnetfeldern, zur magnetischen Strömungskontrolle und zu kosmischen Magnetfeldern im Laborexperiment. Für ihre Vorträge, die sich eng an aktuelle Forschungsarbeiten anlehnten, hatten die drei MHD-Experten Sven Eckert, Frank Stefani und Tom Weier anschauliche Powerpoint-Präsentationen erarbeitet, wovon sicher das ein oder andere Bild im Schulunterricht Verwendung finden wird. Von den Anfängen des Magnetismus über physikalische Grundlagen wie die Lorentzkraft oder die Kelvin-Helmholtz- Instabilität bis hin zu Anwendungen im Stahlguss oder bei der Kristallzüchtung reichte die Bandbreite. Während der anschlie- ßenden Führungen lernten die Lehrer Versuchsanlagen für den Stahlguss oder die Experimente zur Geo- und Astrophysik im HZDR kennen. Bei der nächsten Lehrerfortbildung soll das Thema Ressourcentechnologie im Mittelpunkt stehen. KONTAKT _ Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung im HZDR Prof. Jürgen Fassbender j.fassbender@hzdr.de _TEXT . Christine Bohnet Magnetfelder im Fluss – Lehrerfortbildung im HZDR

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