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.
- Was die Zinkkonzentration in Zähnen verrätZähne sind Verbundstrukturen aus Mineralien und Proteinen, dabei besteht der Großteil des Zahns aus Dentin, einem knochenartigen, hochporösen Material. Diese Struktur macht Zähne sowohl stark als auch empfindlich. Neben Kalzium und Phosphat enthalten Zähne auch Spurenelemente wie Zink. Mit komplementären mikroskopischen Verfahren hat ein Team der Charité Berlin, der TU Berlin und des HZB die Verteilung von natürlichem Zink im Zahn ermittelt. Das Ergebnis: mit zunehmender Porosität des Dentins in Richtung Pulpa steigt die Zinkkonzentration um das 5- bis 10-fache. Diese Erkenntnis hilft, den Einfluss von zinkhaltigen Füllungen auf die Zahngesundheit besser zu verstehen und könnte Verbesserungen in der Zahnmedizin anstoßen.
- Faszinierendes Fundstück wird zu wertvoller WissensquelleDas Bayerische Landesamt für Denkmalpflege (BLfD) hat ein besonderes Fundstück aus der mittleren Bronzezeit nach Berlin geschickt, um es mit modernsten Methoden zerstörungsfrei zu untersuchen: Es handelt sich um ein mehr als 3400 Jahre altes Bronzeschwert, das 2023 im schwäbischen Nördlingen bei archäologischen Grabungen zutage trat. Die Expertinnen und Experten konnten herausfinden, wie Griff und Klinge miteinander verbunden sind und wie die seltenen und gut erhaltenen Verzierungen am Knauf angefertigt wurden – und sich so den Handwerkstechniken im Süddeutschland der Bronzezeit annähern. Zum Einsatz kamen eine 3D-Computertomographie und Röntgendiffraktion zur Eigenspannungsanalyse am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) sowie die Röntgenfluoreszenz-Spektroskopie bei einem von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) betreuten Strahlrohr an BESSY II.
- Topologische Überraschungen beim Element KobaltDas Element Kobalt gilt als typischer Ferromagnet ohne weitere Geheimnisse. Ein internationales Team unter der Leitung von Dr. Jaime Sánchez-Barriga (HZB) hat nun jedoch komplexe topologische Merkmale in der elektronischen Struktur von Kobalt entdeckt. Spin-aufgelöste Messungen der Bandstruktur (Spin-ARPES) an BESSY II zeigten verschränkte Energiebänder, die sich selbst bei Raumtemperatur entlang ausgedehnter Pfade in bestimmten kristallographischen Richtungen kreuzen. Dadurch kann Kobalt als hochgradig abstimmbare und unerwartet reichhaltige topologische Plattform verstanden werden. Dies eröffnet Perspektiven, um magnetische topologische Zustände in Kobalt für künftige Informationstechnologien zu nutzen.