11. November 2019

Magnetisches Tuning auf der Nanoskala

Manipulation von Materialeigenschaften mittels Helium-Ionen-Mikroskop am HZDR.

Magnetische Nanostrukturen maßgeschneidert herstellen und nanomagnetische Materialeigenschaften gezielt beeinflussen, daran arbeiten Physiker des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) gemeinsam mit Kollegen des Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) Dresden und der Universität Glasgow. Zum Einsatz kommt ein spezielles Mikroskop am Ionenstrahlzentrum des HZDR, dessen hauchdünner Strahl aus schnellen geladenen Atomen (Ionen) periodisch angeordnete und stabile Nanomagnete in einem Probenmaterial erzeugt. Es dient aber auch dazu, die magnetischen Eigenschaften von Kohlenstoff-Nanoröhrchen zu optimieren.

„Materialien im Nanometerbereich magnetisch zu tunen birgt ein großes Potenzial für die Herstellung modernster elektronischer Bauteile. Für unsere magnetischen Nanostrukturen verfolgen wir verschiedenste Ansätze, setzen dabei aber immer Ionenstrahlen ein“, so die HZDR-Wissenschaftler Dr. Rantej Bali, Dr. Kilian Lenz und Dr. Gregor Hlawacek.

Richtet man einen Ionenstrahl auf eine nicht-ferromagnetische Eisen-Aluminium-Legierung, versetzt dieser wenige hundert Atome in Unordnung. Bei der anschließenden Neuausrichtung der Atome in der Legierung erhöht sich die Zahl benachbarter magnetischer Eisen-Atome in unmittelbarer Nähe des Aufprallorts des Ionenstrahls so stark, dass sich im Material Ferromagnetismus ausbreitet. Auf diese Weise gelang es beispielsweise, in eine dünne Schicht eines ursprünglich nicht-ferromagnetischen Materials Nanomagnete in Punktform einzugravieren.

Mehr zum nanomagnetischen Tuning von Materialien erfahren sie in den Mitteilung des HZDR.


Foto ©HZDR/Sahneweiß/Freepik: Der Ionenstrahl aus dem Helium-Ionen-Mikroskop des HZDR fungiert wie ein magnetischer Stift. Hier erzeugt er nanomagnetische Strukturen in Form einer Spirale.

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