Printmagazin TECHNIK und WISSEN - Ausgabe 002

WISSENSWERTES
Kurznachrichten
Nanomagnete zeigen nach Westen
Magnetische Nadeln, wie sie im
Kompass vorkommen, richten sich
im Erdmagnetfeld so aus, dass damit
die Kardinalrichtungen Nord und
Süd und daraus abgeleitet Ost und
West bestimmt werden können. Wird
jedoch die makroskopische Welt
verlassen und in die Tiefen viel
kleinerer Dimensionen eingetaucht,
ändert sich das. Forschende des PSI
und der ETHZ haben nun eine
magnetische Wechselwirkung auf der
Ebene nanoskopischer Strukturen
aus wenigen Atomschichten entdeckt.
Die Atome wirken dort wie winzige
Kompassnadeln und entfalten ihre
Wirkung über äusserst kurze Entfernungen
im Nanometerbereich.
Deshalb sprechen die Forschenden
auch von Nanomagneten. Das
Phänomen, das die Forschenden des
PSI nun beobachten konnten, basiert
auf einer Wechselwirkung, die die
Physiker Igor Dzyaloshinskii und
Toru Mariya vor mehr als 60 Jahren
vorhergesagt haben. Bei dieser
Wechselwirkung richten sich die
Atomkompassnadeln nicht nur
in Nord-Süd-Richtung, sondern in
Ost-West-Richtung aus. Wohin sie
zeigen, hängt davon ab, wie sich
die Atome in ihrer Nachbarschaft
orientieren, sagt Zhaochu Luo,
Erstautor der Studie. Wenn beispielsweise
eine Gruppe von Atomen
nach Norden zeigt, weist die benachbarte
Gruppe immer nach Westen.
Wenn eine Gruppe von Atomen nach
Süden zeigt, dann orientieren sich
die benachbarten Atome nach Osten.
Das gemeinsam von PSI- und
ETH-Forschenden beobachtete
Phänomen ermöglicht unter anderem
die Entwicklung magnetischer
Netzwerke in einer Ebene. Diese sind
wiederum der Schlüssel für effizientere
Computerspeicher und -schalter,
wodurch sich beispielsweise auch
die Leistungsfähigkeit zukünftiger
Mikroprozessoren erhöhen lässt.
www.psi.ch
Unten links: Zhaochu Luo, Hauptautor
der Studie, vor einer Sputter-Depositions-Apparatur.
In der Vorrichtung werden
die Schichten aus Platin, Kobalt und
Aluminiumoxid erzeugt. Jede Schicht
ist nur wenige Nanometer dünn.
Bild: PSI/Mahir Dzambegovic
Unten rechts: Wenn sich eine Gruppe
von Kobalt-Atomen nach Norden oder
Süden ausrichtet (rot), orientieren sich die
benachbarten Kobalt-Atome nach Westen
oder Osten (blau). Die Orientierung der
benachbarten Atome liegt auf einer Ebene.
Diese Wechselwirkung erfordert eine
Beschichtung der Kobaltschicht mit einer
Platin- (unten, beige) und Aluminiumoxidschicht
(oben, hier nicht dargestellt).
Bild: PSI/Zhaochu Luo
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