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entdeckt_02_2013

Forschung// Das Forschungsmagazin aus dem HZDR WWW.Hzdr.DE 32 33 Lage, magnetische Richtungen mit einer Auflösung von 20 Nanometern zu unterscheiden, also genau passend für seine Strukturen. In den einzelnen magnetischen Schichten beobachtete er die bekannten Magnetwirbel. Neu allerdings waren Wirbel, die er zwischen zwei Lagen – um die Zwischenschichten herum – entdeckte. „Das sind also nicht nur zweidimensionale, son- dern sogar dreidimensionale Magnetwirbel“, erläutert Wintz das neue Phänomen. Sie treten aber nur in bestimmten Fällen auf: Wenn die Magnete in den gestapelten Einzelschichten ei- nen gegensätzlichen Drehsinn haben und dabei leicht gekippt sind. Das wiederum wird durch sehr dünne Zwischenschich- ten begünstigt, welche man gezielt beeinflussen kann. Sie werden dazu im Ionenstrahlzentrum des HZDR mit schnellen, geladenen Teilchen beschossen. Die Atome geraten dadurch in Unordnung und die Grenze zwischen den magnetischen Schichten und der nicht-magnetischen Zwischenschicht verschwimmt. Je nachdem, wie stark man die Materialien be- schießt, sind die Magnete in den einzelnen Schichten auf eine bestimmte Art miteinander „gekoppelt“ und richten sich in der gewünschten Weise aus. Stabil statt instabil Auch die von Wintz hergestellten magnetischen Schicht- systeme können durch Anlegen von Strom zu Sendern für elektromagnetische Wellen werden. Die neuen, dreidimensio- nalen Magnetwirbel könnten nun aber dafür sorgen, dass die Antennen auch bei hohen Leistungen stabil bleiben: „Durch die neuen Magnetwirbel klappt die Magnetisierung nicht mehr so leicht um. Die Schichtsysteme eignen sich deshalb vermutlich für Wirbelantennen besser als vergleichbare Ein- zelschichten. Selbst bei hohen Wirbeldrehgeschwindigkeiten bleibt die magnetische Richtung im Wirbelkern erhalten“, sagt Wintz. Sendefrequenzen von mehr als einem Gigahertz – das entspricht einer Milliarde Wirbeldrehungen pro Sekunde – sei- en bei einer gleichzeitig sehr hohen Signalstärke denkbar. In diesem Frequenzbereich arbeiten zum Beispiel auch heutige W-LAN- und Mobilfunknetze. Bis hier ist die Arbeit des Nachwuchsforschers aber noch Grundlagenforschung. Momentan beschäftigt er sich weiter damit, die magnetischen Schichtsysteme durch Strom oder magnetische Felder zu beeinflussen – bei größeren Frequen- zen als bisher. Dass er dabei wiederum interessante Beobach- tungen gemacht hat, kann er bis jetzt nur andeuten. Soviel könne man sagen: Es geht nicht nur um Funkantennen als mögliche Anwendungen, sondern auch um das Potenzial von Magneten zum Prozessieren von Informationen in sehr kleinen räumlichen Dimensionen mithilfe von sogenannten „Spinwel- len“. Mit weiteren spannenden und nützlichen Phänomenen aus der Welt des Magnetismus darf gerechnet werden. Kontakt _Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung im HZDR Sebastian Wintz s.wintz@hzdr.de MIT ELEKTRONEN SCHREIBEN: Der Physiker Sebastian Wintz am Elektronenstrahlschreiber, mit dem feinste Strukturen in die Wafer-Schichten eingebracht werden. Foto: Oliver Killig

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