3. September 2019

Verblüffender Parabeltrick

Die Helmholtz-Physiker weisen ungewöhnliches Magnetverhalten nach. Digitale Datenspeicher beruhen meist auf magnetischen Phänomenen. Je genauer wir diese Phänomene kennen, umso bessere Speicherchips und Festplatten können wir bauen. Physiker des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) und des Helmholtz-Zentrums Berlin (HZB) schufen nun eine wichtige Grundlage für künftige Speicher: Mit einem originellen Kniff gelang es ihnen, sogenannte chirale Effekte in einem verbreiteten Magnetmaterial zu erzeugen. Dadurch könnten sich bestimmte Magnetsysteme künftig sehr viel einfacher herstellen lassen als heute.

Was sind chirale Effekte?
Linke Hand und rechte Hand sind bekanntlich unterschiedlich – ein linker Handschuh passt nicht auf die rechte Hand und umgekehrt. Wissenschaftler sprechen bei solchen Objekten, die sich nicht mit ihrem Spiegelbild zur Deckung bringen lassen, von „Chiralität“. Insbesondere Chemiker kennen diese Eigenschaft von Molekülen – etwa bei der links- und rechtsdrehenden Milchsäure. Letztere kann vom Menschen leichter verstoffwechselt werden als ihr „Spiegelbild“.

Auch bei magnetischen Materialien sind solche chiralen Effekte bekannt, und zwar bezüglich ihrer Textur. Damit bezeichnen Fachleute die Art und Weise, wie die einzelnen magnetischen Momente im Material angeordnet sind. Oder wie, bildlich gesprochen, die vielen winzigen „Kompassnadeln“ stehen, aus denen sich ein Magnet zusammensetzt. Unter bestimmten Bedingungen gibt es Texturen, die sich wie Bild und Spiegelbild verhalten – eine linkshändige Textur kann nicht mit ihrer rechtshändigen Version zur Deckung gebracht werden.

Das Interessante: „Beide Texturen können sich in ihrem magnetischen Verhalten voneinander unterscheiden“, beschreibt HZDR-Physiker Dr. Denys Makarov. „So kann eine rechthändige Textur weniger Energie besitzen als die linkshändige.“ Die Folge: Da Systeme in der Natur dazu neigen, einen möglichst niedrigen energetischen Zustand zu erreichen, wird die rechthändige bevorzugt. Technologisch sind solche chiralen Effekte durchaus vielversprechend. Unter anderem könnten sie helfen, künftige Mikrobauteile wie Sensoren, Schalter und Speicher mit sehr hoher Energieeffizienz zu entwickeln.

Erfahren Sie mehr über die Details in den Nachrichten des HZDR.

Foto ©HZDR/S. Floss: Um magnetische Dünnschichten herzustellen, nutzen die HZDR-Physiker eine Sputteranlage. Mit Hilfe lithographischer Methoden formen sie anschließend verschiedene Parabelstreifen.


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