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.
- BESSY II: Neue Probenumgebung erlaubt Einblick in thermokatalytische ProzesseEine neuartige Messzelle ermöglicht erstmals Untersuchungen mit weicher und harter Röntgenstrahlung unter hohen Drücken von bis zu 20 bar und Temperaturen von bis zu 400 °C. Dies liefert neue Erkenntnisse über thermokatalytische Prozesse, wie beispielsweise die Fischer-Tropsch-Synthese zur Herstellung synthetischer Kraftstoffe. Die Entwicklung der Messzelle gilt als Meilenstein im Rahmen des Care-O-Sene-Projekts.
- Magnetische Bildgebung: Mikroblumen verstärken das lokale MagnetfeldMaterialien mit magnetischen Nanostrukturen bieten viele Anwendungsmöglichkeiten, beispielsweise in der Spintronik. Um solche Materialien zu untersuchen, sind magnetisch empfindliche Bildgebungsverfahren im Nanobereich geeignet, bisher konnten während des Bildgebung jedoch nur schwache Magnetfelder angelegt werden. Nun hat eine internationale Forschungsgruppe unter der Leitung von Dr. Sergio Valencia vom HZB einen Ansatz entwickelt, der diese Einschränkung überwindet. Das Team entwarf winzige Magnetflusskonzentratoren (MFCs). Die Geometrie der MFCs ähnelt einer Blume und fokussiert das angelegte Magnetfeld auf das Zentrum, in dem die Probe sitzt. Die „Mikroblumen“, die das Magnetfeld lokal verstärken, können in vielen nanometrischen magnetischen Mikroskopieverfahren eingesetzt werden.