Von Dublin nach Berlin mit einem Humboldt-Forschungsstipendium
Dr. Katarzyna Siewierska kommt als Postdoc-Humboldt-Forschungsstipendiatin in die Gruppe von Prof. Alexander Föhlisch. © Privat
Dr. Katarzyna Siewierska kommt als Postdoc-Humboldt-Forschungsstipendiatin in die Gruppe von Prof. Alexander Föhlisch. Sie hat am Trinity College in Dublin, Irland, promoviert und will in den nächsten zwei Jahren an BESSY II die elektronische Struktur und die Spindynamik von halbmetallischen dünnen Filmen untersuchen. Ein besseres Verständnis dieser spintronischen Materialklasse könnte den Weg in eine „grüne“ energieeffiziente Informationstechnologie bereiten.
Ihr Projekt beschreibt Katarzyna Siewierska selbst so:
Ein Traummaterial für die Spintronik hätte ein geringes bzw. kein Netto-magnetisches Moment, keine Streufelder, eine hohe Resonanzfrequenz, eine geringe Dämpfung und wäre zu 100 % spinpolarisiert. Damit würde es die besten Eigenschaften eines metallischen Ferromagneten und eines Antiferromagneten in sich vereinen und hätte das Potenzial, die magnetische Datenspeicherung und Datenübertragung zu revolutionieren. Solche Materialien werden als Nullmoment-Halbmetalle (ZMHM) bezeichnet. Diese neue Materialklasse wurde 1995 theoretisch vorhergesagt, aber es dauerte fast 20 Jahre, bis das erste Mitglied, Mn2RuxGa, im Jahr 2014 nachgewiesen wurde.
Bislang sind die wenigen anderen Beispiele für ZMHM alle Heusler-Legierungen auf Mangan-Basis, was die entscheidende Rolle von Mangan für die wünschenswerten Eigenschaftskombination verdeutlicht. Es ist von großem Interesse zu verstehen, warum dies so ist.
Die auf Synchrotronstrahlung basierenden Techniken an BESSY II ermöglichen Einblicke in die elektronischen und magnetischen Eigenschaften spintronischer Materialien, da sie empfindlich auf Spin und Kristallstruktur reagieren und zudem elementspezifisch sind.
In dieser Arbeit werden wir die Expertise an BESSY II im Bereich der resonanten inelastischen Röntgenstreuung (RIXS) mit den ZMHM-Dünnschichten kombinieren, die ich während meiner Doktorarbeit am Trinity College Dublin (TCD) hergestellt und untersucht habe. Ziel ist es, die halbmetallische Bandstruktur von MRG zu bestätigen, die Spin-Gitter-Relaxation zu erforschen und die Magnon-Anregungen zu untersuchen, um Informationen über ihre Dispersion und die Energie der ferrimagnetischen Resonanzmoden zu erhalten.
- Supraleitendes TES-Array-Röntgenspektrometer geht bei BESSY II in BetriebTeams aus HZB, MPI-CEC (Mühlheim an der Ruhr, Deutschland) und NIST (Boulder CO, USA) haben das supraleitende TES-Array-Röntgenspektrometer gemeinsam entwickelt. Jetzt ist es an BESSY II in Betrieb gegangen, als erstes und einziges Synchrotron-TES-Spektrometer in Europa. Das neue Instrument ist etwa 100- bis 1000-mal effizienter bei der Detektion von Photonen als herkömmliche Röntgenemissionsspektrometer und ermöglicht es, die elektronischen Eigenschaften atomar dünner Schichten, Nanostrukturen und hochverdünnter atomarer und molekularer Proben zu untersuchen. Das BESSY-Team freut sich auf spannende Forschungsideen aus der Nutzerschaft!
- Magnon-Momentum-Mikroskopie: Neues Fenster in nanoskalige SpinwellenEin internationales Team unter der Leitung des Max-Born-Instituts hat eine neue Art der Momentum-Mikroskopie entwickelt, mit der Magnonen – die Quanten kollektiv angeregter Spins – mithilfe von Weichröntgenstrahlung direkt im zweidimensionalen reziproken Raum abgebildet werden können. Die Messungen fanden an BESSY II und Petra III statt. Erstautor ist der HZB-Physiker Steffen Wittrock. Dank ihrer Empfindlichkeit, Einfachheit und der Möglichkeit, Wellenlängen im Nanometerbereich aufzulösen, bildet diese neuartige Methode eine leistungsstarke und vielseitige Plattform für die Erforschung nichtlinearer Magnonen-Wechselwirkungen, die für zukünftige Rechenkonzepte interessant sind.
- BESSY II: Eingebauter Sauerstoff verkürzt die Lebensdauer von FeststoffbatterienFeststoffbatterien sind sicher und leistungstark, aber ihre Kapazität nimmt zurzeit noch rasch ab. Ein Team der TU Wien, der Humboldt-Universität zu Berlin und des HZB hat nun eine TiS₂|Li₃YCl₆-Halbzelle an BESSY II analysiert. Dafür nutzte das Team eine spezielle Probenumgebung, die eine zerstörungsfreie Untersuchung unter realen Betriebsbedingungen ermöglicht. Durch die Kombination von Weich- und Hart-Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS und HAXPES) konnte ein neuer Degradationsmechanismus identifiziert werden. Dabei spielte das Element Sauerstoff eine besondere Rolle. Die Studie liefert wertvolle Einblicke, um Design und Fertigung von Feststoffbatterien zu verbessern.