03.12.2010

Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)

Erstmals werden magnetische Materialstrukturen in 3D sichtbar

Erstmals können magnetische Materialstrukturen dreidimensional dargestellt werden. Eingehende Kenntnisse über diese Strukturen – auch Domänen genannt – haben eine enorme Bedeutung für die Entwicklung von Speichermedien. Wählt man die Eigen¬schaften der Domänen so, dass möglichst wenig Strom an den Domänenwänden verloren geht, werden die Speichermedien leistungsfähiger.

In fast jedem magnetischen Material sind sie verborgen: magnetische Domänen. Es sind mikroskopisch kleine, magnetisierte Bereiche. Diese Bereiche werden in der Wissenschaft als „Weiss´sche Bezirke“ bezeichnet, benannt nach dem Physiker Pierre-Ernest Weiss. Er sagte deren Existenz bereits 1907 theoretisch voraus.

Wissenschaftler der BAM-Arbeitsgruppe „Röntgentopographie“ haben zusammen mit Kollegen des HZB Helmholtz Zentrum Berlin die wenige Mikro- bis Millimeter großen Weiss’schen Bezirke durch Kombination einer neuartigen Messtechnik mit einem neu¬artigen Algorithmus zerstörungsfrei sichtbar gemacht. Dazu entwickelten sie eine in¬vertierte Talbot-Lau-Neutronentomographie, die die magnetischen Domänenwände zerstörungsfrei kontrastreich abbildet.

Die so ermittelten Messdaten waren jedoch erst mit einem von der BAM patentierten tomographischen Rekonstruktions-Algorithmus hinreichend präzise zu 3D-Abbildun¬gen verarbeitbar. Axel Lange, Physiker in der Arbeitsgruppe, hat hier als Erfinder der Rekonstruktionsmethode „DIRECTT“ Pionierarbeit geleistet. Die Domänen werden vollständig in ihrer räumlichen Anordnung dargestellt und vermessbar, ein jahrzehnte¬lang ungelöstes Problem der Materialforschung.

Angesichts der Bedeutung magnetischer Domänen für das bisher unzureichende phy¬sikalische Grundverständnis von magnetischen Materialien und ihre technischen An¬wendungen in Speichermedien oder im Fahrzeugbau eröffnen die hier erzielten Ergeb¬nisse und eingesetzten Methoden spektakuläre Entwicklungsmöglichkeiten. Sie wer¬den in der Zeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht
(DOI: 10.1038/ncomms1125 (2010)).

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