HZB Newsroom
- Spintronik: Ein neuer Weg zu wirbelnden Spin-Texturen bei RaumtemperaturEin Team am HZB hat an BESSY II eine neue, einfache Methode untersucht, mit der sich stabile radiale magnetische Wirbel in magnetischen Dünnschichten erzeugen lassen.
- Neutronenexperiment am BER II deckt neue Spin-Phase in Quantenmaterial aufIn quantenmagnetischen Materialien unter Magnetfeldern können neue Ordnungszustände entstehen. Nun hat ein internationales Team aus Experimenten an der Berliner Neutronenquelle BER II und am dort aufgebauten Hochfeldmagneten neue Einblicke in diese besonderen Materiezustände gewonnen. Der BER II wurde bis Ende 2019 intensiv für die Forschung genutzt und ist seitdem abgeschaltet. Noch immer werden neue Ergebnisse aus Messdaten am BER II publiziert.
- Spintronik: Röntgenmikroskopie an BESSY II kann Domänenwände unterscheidenMagnetische Skyrmionen sind winzige Wirbel aus magnetischen Spin-Texturen. Im Prinzip könnten Materialien mit Skyrmionen als spintronische Bauelemente verwendet werden, zum Beispiel als sehr schnelle und energieeffiziente Datenspeicher. Doch im Moment ist es noch schwierig, Skyrmionen bei Raumtemperatur zu kontrollieren und zu manipulieren. Eine neue Studie an BESSY II analysiert nun die Bildung von Skyrmionen in einem besonders interessanten Material in Echtzeit und mit hoher räumlicher Auflösung: Es handelt sich um ferrimagnetische Dünnschichten aus Dysprosium und Kobalt. Die Ergebnisse zeigen, dass es möglich ist, den Skyrmionentyp klar zu bestimmen.
- Spintronik an BESSY II: Domänenwände in magnetischen NanodrähtenMagnetische Domänenwände sorgen für elektrischen Widerstand, da es für Elektronenspins schwierig ist, ihrer magnetischen Struktur zu folgen. Dieses Phänomen könnte in spintronischen Bauelementen genutzt werden, bei denen der elektrische Widerstand je nach Vorhandensein oder Fehlen einer Domänenwand variieren kann. Eine besonders interessante Materialklasse sind Halbmetalle wie La2/3Sr1/3MnO3 (LSMO). Sie weisen vollständige Spinpolarisation auf. Allerdings war der Widerstand einer einzelnen Domänenwand in Halbmetallen bisher noch nicht bestimmt worden. Nun hat ein Team aus Spanien, Frankreich und Deutschland eine einzelne Domänenwand auf einem LSMO-Nanodraht erzeugt und Widerstandsänderungen gemessen, die 20mal größer sind als bei normalen Ferromagneten wie Kobalt.
- Catherine Dubourdieu erhält ERC Advanced GrantProf. Dr. Catherine Dubourdieu leitet am HZB das Institut für energieeffiziente Informationstechnik und ist Professorin am Fachbereich Physikalische und Theoretische Chemie der Freien Universität Berlin. Die Physikerin und Materialwissenschaftlerin hat sich auf funktionale Oxide und deren Anwendungen in der Informationstechnologie spezialisiert. Für ihr Forschungsprojekt LUCIOLE hat sie jetzt einen renommierten ERC Advanced Grant erhalten. LUCIOLE zielt darauf ab, ferroelektrische polare Texturen mit konventionellen Siliziumtechnologien zu kombinieren.
- Neue Mikroskopiemethode liefert Echtzeitvideos aus dem MikrokosmosEin Wissenschaftsteam unter Leitung von Forschenden des Max-Born-Instituts in Berlin, des Helmholtz-Zentrums Berlin, des Brookhaven National Laboratory (USA) und des Massachusetts Institute of Technology (USA) hat eine neue Methode entwickelt, um mit starken Röntgenquellen Videos von Fluktuationen in Materialien auf der Nanoskala aufzunehmen. Die Methode ist in der Lage, scharfe, hochauflösende Bilder zu machen, ohne das Material durch zu starke Belichtung zu beeinträchtigen. Dafür entwickelten die Wissenschaftler*innen einen Algorithmus, der in unterbelichteten Aufnahmen Muster erkennen kann. Im Fachjournal Nature beschreiben sie die Methode des Coherent Correlation Imaging (CCI) und stellen Ergebnisse für Proben aus dünnen magnetischen Schichten vor.
- Spintronik: Ein neues Werkzeug an BESSY II zur Untersuchung der ChiralitätInformationen über komplexe magnetische Strukturen sind entscheidend für das Verständnis und die Entwicklung spintronischer Materialien. Jetzt steht bei BESSY II ein neues Instrument namens ALICE II zur Verfügung. Es ermöglicht magnetische Röntgenstreuung im reziproken Raum mit Hilfe eines neuen großflächigen Detektors. Ein Team des HZB und der Technischen Universität München hat die Leistungsfähigkeit von ALICE II demonstriert und helikale und konische magnetische Zustände in einem Einkristall mit Skyrmionen analysiert. Das neue Instrument steht nun auch Messgästen an BESSY II zur Verfügung.
- Dynamik in 1D-Spinketten neu aufgeklärtDie Neutronenstreuung gilt als die Methode der Wahl, um magnetische Strukturen und Anregungen in Quantenmaterialien zu untersuchen. Nun hat die Auswertung von Messdaten aus den 2000er Jahren mit neuen Methoden erstmals wesentlich tiefere Einblicke in ein Modellsystem - die 1D-Heisenberg-Spinketten - geliefert. Damit steht ein neuer Werkzeugkasten für die Erforschung zukünftiger Quantenmaterialien zur Verfügung.
- Rhomboedrischer Graphit als Modell für QuantenmagnetismusGraphen ist ein äußerst spannendes Material. Nun zeigt eine Graphen-Variante ein weiteres Talent: Rhomboedrischer Graphit aus mehreren, leicht gegeneinander versetzten Schichten könnte die verborgene Physik in Quantenmagneten aufklären.
- Ein neuer Weg zu spinpolarisierten StrömenDie Übergangsmetall-Dichalcogenide (TMD) sind eine Materialklasse mit großem Potential für die Spintronik. Eine Studie an BESSY II hat gezeigt, dass in einem dieser Materialien bereits einfach linear polarisiertes Licht ausreicht, um Spins unterschiedlicher Ausrichtung selektiv zu manipulieren. Dieses Ergebnis eröffnet einen neuen Weg zur Erzeugung spinpolarisierter Ströme und ist ein Meilenstein für die Entwicklung spintronischer und opto-spintronischer Geräte.
- Professur an der Universität Augsburg für Felix BüttnerFelix Büttner hat am HZB eine Nachwuchsforschungsgruppe geleitet. Nun ist er einem Ruf an die Universität Augsburg gefolgt. Im Rahmen einer gemeinsamen Forschungsgruppe wird er die Untersuchungen an magnetischen Skyrmionen am HZB fortsetzen.
- Alexander Gray kommt als Humboldt-Fellow ans HZBAlexander Gray von der Temple University in Philadelphia, USA, arbeitet gemeinsam mit dem HZB-Physiker Florian Kronast an der Erforschung neuartiger 2D-Quantenmaterialien an BESSY II. Mit dem Stipendium der Alexander von Humboldt-Stiftung kann er diese Zusammenarbeit nun vertiefen. Bei BESSY II will er tiefenaufgelöste röntgenmikroskopische und -spektroskopische Methoden weiterentwickeln, um 2D-Quantenmaterialien und Bauelemente für neue Informationstechnologien zu untersuchen.
- Buckyballs auf Gold sind weniger exotisch als GraphenC60-Moleküle auf einem Gold-Substrat wirken komplexer als ihr Vorbild aus Graphen, haben aber viel gewöhnlichere elektronische Eigenschaften. Dies zeigen nun Messungen mit ARPES an BESSY II und ausführliche Berechnungen.
- Spintronik: Germanium-Tellurid zeigt ungewöhnliches VerhaltenAufgrund seines gigantischen Rashba-Effekts gilt Germaniumtellurid (GeTe) als guter Kandidat für den Einsatz in spintronischen Bauelementen. Nun hat ein Team am HZB ein weiteres faszinierendes Phänomen in GeTe entdeckt. Dafür untersuchten die Forschenden die elektronische Reaktion auf thermische Anregung der Proben. Überraschenderweise verlief die anschließende Relaxation ganz anders als bei herkömmlichen Halbmetallen. Durch die gezielte Steuerung von Details der elektronischen Struktur könnten in dieser Materialklasse neue Funktionalitäten erschlossen werden.
- Wärmedämmung für QuantentechnologienNeue energieeffiziente IT-Bauelemente arbeiten häufig nur bei extrem tiefen Temperaturen stabil. Daher kommt es entscheidend auf eine sehr gute Wärmeisolierung solcher Elemente an, was die Entwicklung von Materialien mit extrem niedriger Wärmeleitfähigkeit erfordert. Ein Team am HZB hat nun mit einem neuartigen Sinterverfahren nanoporöse Silizium-Aluminium-Proben hergestellt, in welchen Poren und Nanokristallite den Transport von Wärme behindern und so die Wärmeleitfähigkeit drastisch reduzieren. Die Forschenden haben ein Modell für die Vorhersage der Wärmeleitfähigkeit entwickelt, das anhand von Messdaten zur Mikrostruktur der Proben und deren Wärmeleitfähigkeit bestätigt wurde. Damit liegt erstmals eine Methode für die gezielte Entwicklung von komplexen porösen Materialien mit ultraniedriger Wärmeleitfähigkeit vor.
- Fermi-Bögen in Antiferromagneten an BESSY II entdecktEine internationale Kooperation hat Proben von NdBi-Kristallen untersucht, die interessante magnetische Eigenschaften aufweisen. Bei ihren Experimenten, darunter Messungen an BESSY II, konnten sie Hinweise auf so genannte Fermi-Bögen im antiferromagnetischen Zustand der Probe bei tiefen Temperaturen finden. Diese Beobachtung wird durch bestehende theoretische Vorstellungen noch nicht erklärt und eröffnet faszinierende Möglichkeiten, diese Art von Materialien für innovative Informationstechnologien zu nutzen, die auf Spins statt auf Elektronen basieren.
- „Wir sind stolz, dass es geklappt hat“: BESSY und Transregio-SFB zu ultraschneller SpindynamikSonderforschungsbereiche ermöglichen es vor allem den Universitäten, eigene Forschungskapazitäten bis auf internationales Spitzenniveau aufzubauen. Im Transregio-Sonderforschungsbereich 227 Ultrafast Spin Dynamic haben die Freie Universität Berlin und die Universität in Halle-Wittenberg auch das HZB als Partner eingebunden. Dabei nimmt die Slicing-Facility von BESSY II eine zentrale Rolle ein. Mit hervorragenden Ergebnissen aus der ersten Phase hat der Transregio-SFB 227 seine erste Zwischenbegutachtung abgeschlossen und bereitet sich nun auf die kommenden Herausforderungen vor. Ein Gespräch mit den beiden HZB-Physikern Niko Pontius und Christian Schüssler-Langeheine über die Bedeutung von solchen Förderprogrammen für das Forschungsgebiet.
- Von Dublin nach Berlin mit einem Humboldt-ForschungsstipendiumDr. 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.
- Grüne Informationstechnologien: Supraleitung trifft SpintronikEin internationales Team hat eine Kopplung zwischen zwei supraleitenden Regionen nachgewiesen, die durch ein ferromagnetisches Material von einem Mikrometer Breite getrennt sind. Dieser makroskopische Quanteneffekt ist als Josephson-Effekt bekannt und erzeugt einen Strom aus supraleitenden Cooper-Paaren innerhalb der ferromagnetischen Region. Messungen an BESSY II zeigten, dass der Spin der Cooper-Elektronen gleich ist. Die Ergebnisse weisen den Weg für supraleitende spintronische Anwendungen mit sehr geringem Energiebedarf, bei denen spinpolarisierte Ströme durch Quantenkohärenz geschützt sind.
- Neutronendaten zeigen geisterhafte Verschränkung in Quantenmagneten auf
Anhand von Messdaten an der britischen Neutronenquelle ISIS aus dem Jahr 2000 haben Forschungsteams nun einen Beleg für die geisterhafte Fernwirkung entdeckt, mit der magnetische Teilchen oder Spins in einem Quantenmaterial miteinander verschränkt sind. An der Auswertung war auch ein Team des HZB unter Leitung von Prof. Bella Lake beteiligt.
- Walter-Schottky-Preis für Felix BüttnerDer Walter-Schottky-Preis zeichnet herausragende Arbeiten von jungen Physiker*innen in der Festkörperforschung aus. Für das Jahr 2022 geht die Auszeichnung an den HZB-Physiker Dr. Felix Büttner für seine bahnbrechenden Leistungen auf dem Gebiet magnetischer Skyrmionen.
- 20 Jahre Russisch-Deutsches Gemeinschaftslabor an BESSY IIZum 20. Jubiläum veranstaltet das Russisch-Deutsche Labor am Speicherring BESSY II für Synchrotronstrahlung in Berlin am 18. und 19. November einen Online-Workshop. Dabei diskutieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler über die Zukunftsperspektiven der russisch-deutschen Zusammenarbeit sowie über innovative Projekte und neue Ziele des Labors.
- Spintronik: Exotische ferromagnetische Ordnung in zwei Dimensionen nachgewiesenEinem internationalen Team ist es an der Vektormagnetanlage VEKMAG an BESSY II gelungen, eine ungewöhnliche ferromagnetische Eigenschaft in einem zweidimensionalen Material nachzuweisen: eine sogenannte Anisotropie der leichten Ebene („easy-plane“). Die Ergebnisse könnten die Entwicklung von energieeffizienten Informationstechnologien weiter beflügeln und sind nun im renommierten Fachmagazin Science veröffentlicht.
- Ultraschneller Magnetismus: Schnappschuss der GitterschwingungenMagnetische Festkörper können mit einem kurzen Laserpuls schnell entmagnetisiert werden. Nach diesem Prinzip funktionieren die so genannten HAMR-Speicher (Heat Assisted Magnetic Recording), die bereits auf dem Markt sind. Die mikroskopischen Mechanismen der ultraschnellen Entmagnetisierung sind allerdings noch nicht vollständig geklärt. Ein HZB-Team hat an BESSY II eine Methode entwickelt, um einen dieser mikroskopischen Mechanismen quantitativ zu erfassen. Damit konnten sie nun das Element Gadolinium untersuchen, dessen magnetische Eigenschaften durch Elektronen sowohl auf der 4f- als auch auf der 5d-Schale verursacht werden. Diese Studie vervollständigt eine Reihe von Experimenten, die das Team an Nickel und Eisen-Nickel-Legierungen durchgeführt hat. Das Verständnis dieser Mechanismen ist für die Entwicklung ultraschneller Datenspeicher nützlich.
- Scharfer Blick in winzige ferroelektrische KristalleWas geschieht mit ferroelektrischen Werkstoffen, wenn ihre Dimensionen stark verkleinert werden? Ein Forscherteam am HZB konnte nun zeigen, wie sich diese Frage detailliert beantworten lässt.
- Unordnung bringt quantenphysikalische Talente zum VorscheinQuanteneffekte machen sich vor allem bei extrem tiefen Temperaturen bemerkbar, was ihren Nutzen für technische Anwendungen einschränkt. Dünnschichten aus MnSb2Te4 zeigen jedoch neue Talente, weil sie zu einem kleinen Überschuss an Mangan neigen. Offenbar sorgt die entstehende Unordnung für spektakuläre Eigenschaften: Das Material erweist sich als Topologischer Isolator und ist ferromagnetisch bis zu vergleichsweise hohen Temperaturen von 50 Kelvin, zeigen Messungen an BESSY II. Damit kommt diese Materialklasse für Quantenbits in Frage, aber auch generell für die Spintronik oder Anwendungen in der Hochpräzisions-Metrologie.
- Informationstechnologien: Topologische Materialien für die ultraschnelle SpintronikEin Team um den HZB-Physiker Dr. Jaime Sánchez-Barriga hat neue Einblicke in die ultraschnelle Anregung und Reaktion von Toplogischen Zuständen der Materie auf Femtosekunden-Laseranregung gewonnen. Mit zeit- und spinaufgelösten Methoden untersuchten die Physiker an BESSY II, wie das komplexe Wechselspiel im Verhalten angeregter Elektronen im Volumen und an der Oberfläche nach optischer Anregung zu einer ungewöhnlichen Spindynamik führt. Die Arbeit ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu spintronischen Bauelementen auf Basis topologischer Materialien für die ultraschnelle Informationsverarbeitung.
- Weltweit erste Videoaufnahme eines Raum-Zeit-Kristalls gelungenEinem deutsch-polnischen Forschungsteam ist der Versuch gelungen, bei Raumtemperatur einen Mikrometer großen Raum-Zeit-Kristall aus Magnonen zu erzeugen. Mithilfe des Rasterröntgenmikroskops MAXYMUS an Bessy II am Helmholtz Zentrum Berlin konnten sie die periodische Magnetisierungsstruktur in einem Kristall sogar filmen. Dieses weltweit erste Video eines Raum-Zeit-Kristalls bei Raumtemperatur sowie das Forschungsprojekt an sich stellten die Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme (MPI-IS) in Stuttgart, der Adam Mickiewicz University und der Polish Academy of Sciences in Poznań in Physical Review Letters vor.
- Informationstechnologie: Besonderheiten von Germaniumtellurid auf der Nanoskala aufgedecktGermanium-Tellurid (GeTe) ist ein interessantes Material für die Spintronik. Nun hat ein deutsch-russisches Team an BESSY II gezeigt, wie sich die Spintextur in GeTe-Einkristallen durch ferroelektrische Polarisation innerhalb einzelner Nanodomänen umschalten lässt.
- Theoretische Physik: Modellierung zeigt, welche Quantensysteme sich für Quantensimulationen eignenEine gemeinsame Forschungsgruppe um Prof. Jens Eisert von der Freien Universität Berlin und des Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) hat einen Weg aufgezeigt, um die quantenphysikalischen Eigenschaften komplexer Festkörpersysteme zu simulieren. Und zwar mithilfe von komplexen Festkörpersystemen, die experimentell untersucht werden können. Die Studie wurde in der renommierten Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) veröffentlicht.
- Mathematisches Werkzeug hilft, Quantenmaterialien rascher zu berechnenViele Quantenmaterialien lassen sich bislang kaum rechnerisch simulieren, weil die benötigte Rechenzeit zu groß wäre. Nun hat eine gemeinsame Forschergruppe an der Freien Universität Berlin und am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) einen Weg aufgezeigt, wie sich die Rechenzeiten deutlich verkürzen lassen. Dies könnte die Entwicklung von Materialien für künftige energieeffiziente IT-Technologie beschleunigen.
- Robuste Hochleistungs-Datenspeicher durch magnetische AnisotropieDie neueste Generation von magnetischen Festplattenlaufwerken besteht aus magnetischen Dünnschichten, die zu den Invar-Materialien zählen und eine extrem robuste und hohe Datenspeicherdichte ermöglichen. Ein technologisch relevantes Material für solche HAMR-Datenspeicher sind Dünnschichten aus Eisen-Platin-Nanokörnern. Ein internationales Team um die gemeinsame Forschungsgruppe von Prof. Dr. Matias Bargheer am HZB und der Uni Potsdam hat nun erstmals experimentell beobachtet, wie in diesen Eisen-Platin-Dünnschichten eine besondere Spin-Gitter-Wechselwirkung die Wärmeausdehnung des Kristallgitters aufhebt. Die Arbeit ist in Science Advances publiziert.
- Zukünftige Informationstechnologien: Dreidimensionale Quanten-Spin-Flüssigkeit entdecktQuanten-Spin-Flüssigkeiten sind Kandidaten für den Einsatz in zukünftigen Informationstechnologien. Bisher sind Quanten-Spin-Flüssigkeiten meist nur in ein- oder zweidimensionalen magnetischen Systemen zu finden. Nun hat eine internationale Kooperation unter der Leitung eines HZB-Teams Kristalle aus PbCuTe2O6 mit Neutronenexperimenten untersucht. Sie fanden Spin-Flüssigkeits-Verhalten in drei Dimensionen, bedingt durch ein sogenanntes Hyper-Hyperkagome-Gitter. Die experimentellen Daten passen sehr gut zu theoretischen Simulationen, die am HZB durchgeführt wurden.
- Neue Wechselwirkung zwischen Licht und Materie an BESSY II entdecktEin deutsch-chinesisches Team um Gisela Schütz vom MPI für Intelligente Systeme hat an BESSY II eine neue Wechselwirkung zwischen Licht und Materie entdeckt. Es gelang ihnen damit, nanometerfeine magnetische Wirbel in einer magnetischen Schicht zu erzeugen. Dabei handelt es sich um so genannte Skyrmionen, die für künftige Informationstechnologien interessant sind.
- Freie Universität Berlin ernennt Johannes Reuther zum W2-Professor
Die Freie Universität Berlin hat am 6. April 2020 Johannes Reuther auf die gemeinsame W2-Professur „Theory of Novel Quantum Materials“ ernannt. Der Physiker wird sowohl am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) als auch an der Freien Universität Berlin forschen. Durch die gemeinsame Berufung wird eine Brücke zwischen der experimentellen und der theoretischen Physik geschlagen.
- BESSY II: Millionenfach schnellerer Wechsel von zirkular polarisierten LichtpulsenEin Team aus Beschleunigerphysikern, Undulatorexperten und Experimentatoren hat am Speicherring BESSY II gezeigt, wie sich die Händigkeit (Helizität) von zirkular polarisierter Synchrotronstrahlung schneller umschalten lässt – und zwar bis zu einer Million Mal schneller als bisher. Sie nutzten dazu einen am HZB entwickelten elliptischen Doppel-Undulator und betrieben den Speicherring im sogenannten Two-Orbit-Modus. Dies ist eine besondere Betriebsart, die erst vor kurzem an BESSY II entwickelt wurde und die Basis für die schnelle Umschaltung liefert. Der ultraschnelle Wechsel der Lichthelizität ist vor allem für Untersuchungen von Prozessen in magnetischen Materialien interessant und wird schon seit langem von einer großen Nutzergemeinde erwartet.
- Neue Helmholtz-Nachwuchsgruppe am HZBAb 01. März 2020 baut Dr. Felix Büttner am HZB eine Helmholtz-Nachwuchsgruppe zu „Topologischen Solitonen“ auf. Topologische Solitonen können in magnetischen Quantenmaterialien auftreten und extrem energieeffiziente Schaltprozesse ermöglichen. An BESSY II will er eine neue Abbildungstechnik entwickeln, um solche Quasiteilchen zu untersuchen.
- Topologische Materialien für die Informationstechnologie: Verlustfrei Signale übertragenNeue Experimente an BESSY II mit magnetisch dotierten Topologischen Isolatoren zeigen vielversprechende Möglichkeiten für eine verlustfreie Signalübertragung auf. Ein überraschendes Phänomen der Selbstorganisation hilft dabei. Zukünftig könnte es so möglich sein, Materialien zu entwickeln, die dieses Phänomen bei Raumtemperatur zeigen und sich als Q-Bit Recheneinheiten in einem Quantencomputer einsetzen lassen. Die Arbeit ist im renommierten Wissenschaftsjournal Nature publiziert.
- Neues Instrument an BESSY II startet in den NutzerbetriebAm 28. 10. 2019 wurde ein neues Instrument an die Nutzerschaft von BESSY II übergeben. Das Instrument wurde durch das Russisch-Deutsche Labor an BESSY II entwickelt. Monochromator und Apparatur für spin- und winkelaufgelöste Photoemission haben ihre Testphase erfolgreich absolviert und ermöglichen präzise Messungen der elektronischen Bandstruktur mit Spinauflösung von unterschiedlichen Materialklassen wie topologischen Isolatoren und magnetischen Sandwichstrukturen, aber auch von neuartigen Solarzellenmaterialien auf Perowskitbasis. Ebenso wurde ein Photoelektronenmikroskop entwickelt.
- „Tanzmuster“ von Skyrmionen vermessenIn bestimmten magnetischen Materialien wie Cu2OSeO3 entstehen magnetische Wirbel, so genannte Skyrmionen. Diese Skyrmionen lassen sich durch niedrige elektrische Ströme kontrollieren, was eine energiesparende Datenverarbeitung ermöglichen könnte. Nun ist es einem Team gelungen, an der VEKMAG-Station an BESSY II eine neue Technik zu entwickeln, um diese Wirbel präzise zu vermessen und dabei die drei unterschiedlichen Eigenschwingungen zu beobachten.
- Laserinduzierte Spindynamik in Ferrimagneten: Wohin geht der Drehimpuls?Durch intensive Laserpulse kann die Magnetisierung eines Materials sehr schnell manipuliert werden. Magnetisierung wiederum ist fundamental mit dem Drehimpuls der Elektronen im Material verbunden. Ein Forscherteam des Max-Born-Instituts für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie (MBI) konnte nun an BESSY II den Drehimpulstransfer in einer ferrimagnetischen Eisen-Gadolinium-Legierung im Detail verfolgen. Dabei gelang es ihnen, am Femtoslicing-Experiment bei BESSY II die ultraschnelle optische Entmagnetisierung zu vermessen und deren grundlegende Prozesse und Geschwindigkeitsgrenzen zu verstehen. Die Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift „Physical Review Letters“ veröffentlicht.
- Grüne Spintronik: Mit Spannung Superferromagnetismus erzeugenEin HZB-Team hat zusammen mit internationalen Partnern an der Lichtquelle BESSY II ein neues Phänomen in Eisen-Nanokörnern auf einem ferroelektrischen Substrat beobachtet: Die magnetischen Momente der Eisenkörner richten sich superferromagnetisch aus, sobald eine elektrische Spannung anliegt. Der Effekt funktioniert bei Raumtemperatur und könnte zu neuen Materialien für IT-Bauelemente und Datenspeicher führen, die weniger Energie verbrauchen.
- Neutronen tasten Magnetfelder im Innern von Proben abMit Hilfe einer neu entwickelten Neutronen-Tomographie-Methode hat ein HZB-Team erstmals den Verlauf von magnetischen Feldlinien im Innern von Materialien abbilden können. Die „Tensorielle Neutronen-Tomographie“ verspricht neue Einblicke in Supraleiter, Batterie-Elektroden und andere Energiematerialien.
- Zukünftige Informationstechnologien: Wärmetransport auf der Nanoskala unter die Lupe genommenEin Forscherteam aus dem Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und der Universität Potsdam hat den Wärmetransport in einem Modellsystem aus nanometerdünnen metallischen und magnetischen Schichten untersucht. Ähnliche Systeme sind Kandidaten für künftige hocheffiziente Datenspeicher, die durch Laserpulse lokal erhitzt und neu beschrieben werden können (Heat-Assisted Magnetic Recording). Experimente mit kurzen Röntgenpulsen zeigten nun, dass sich in dem Modellsystem die Wärme hundertmal langsamer als erwartet verteilt. Die Ergebnisse sind in Nature Communications publiziert.
- Zukünftige Informationstechnologie: Schritt für Schritt aufgeklärt, was bei plötzlicher Erwärmung in Magneten passiertMagnetische Festkörper können sich bei Erhitzung entmagnetisieren. Trotz jahrzehntelanger Forschung war bisher unklar, wie dieser Prozess im Detail abläuft. Nun hat eine internationale Gruppe erstmals Schritt für Schritt beobachtet, wie sich bei plötzlicher Erhitzung die magnetische Ordnung in einem ferrimagnetischen Isolator verändert. Das Ergebnis: Die magnetische Ordnung ändert sich auf zwei Zeitskalen. Der erste Prozess ist überraschend schnell und benötigt nur eine Pikosekunde, während der zweite Prozess 100.000 mal länger dauert. Diese Einsicht könnte dazu beitragen, die Schaltgeschwindigkeit in magnetischen Speichermedien um mindestens den Faktor 1000 zu erhöhen. Die Arbeit ist in Science Advances publiziert.
- Neutronentomographie: Einblick ins Innere von Zähnen, Wurzelballen, Batterien und BrennstoffzellenEinen umfassenden Überblicksbeitrag über bildgebende Verfahren mit Neutronen hat ein Team am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und der Europäischen Spallationsquelle ESS im renommierten Fachjournal Materials Today (Impaktfaktor 21,6) publiziert. Die Autoren berichten über die neuesten Entwicklungen in der Neutronentomographie. An Beispielen zeigen sie die Einsatzmöglichkeiten dieser zerstörungsfreien Methode auf. Neutronentomographien haben Durchbrüche in der Zahnmedizin, Kunstgeschichte, Pflanzenphysiologie, Paläobiologie, Batterieforschung oder Werkstoffanalyse ermöglicht.
- Laser erzeugt Magnet – und radiert ihn wieder ausMit einem Laserstrahl in einer Legierung magnetische Strukturen zu erzeugen und anschließend wieder zu löschen – das gelang Forschern vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) in Kooperation mit dem Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und der Universität von Virginia in Charlottesville, USA. Der überraschende Effekt ist zudem reversibel. Da Laser in der Industrie weit verbreitet sind, könnten sich für die Materialbearbeitung, für optische Technologien oder die Datenspeicherung ganz neue Perspektiven eröffnen.
- Experiment an BESSY II zeigt, wie der Kompass in magnetisch empfindlichen Bakterien funktioniertBakterien sind ungeheuer vielfältig, nicht nur von Gestalt, sondern auch in ihren Eigenschaften. Magnetotaktische Bakterien können mit Hilfe von magnetischen Nanopartikeln das Erdmagnetfeld „spüren“. Nun hat eine Kooperation aus spanischen Teams und einer Gruppe am Helmholtz-Zentrum Berlin den inneren Kompass in Magnetospirillum gryphiswaldense an der Synchrotronquelle BESSY II untersucht. Die Ergebnisse können für die Entwicklung von biomedizinischen Anwendungen wie Nanorobotern und Nanosensoren nützlich sein.
- HZB-Forscherin gewinnt Dissertationspreis auf der Frühjahrstagung der Deutschen-Physikalischen GesellschaftDr. Nele Thielemann-Kühn hat auf der Frühjahrstagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) in Berlin den Dissertationspreis der AG Magnetismus erhalten. Der „INNOMAG e.V. Dissertationspreis 2018 zeichnet herausragende Forschung auf dem Gebiet des Magnetismus aus.
- Nutzerforschung am BER II: Neue Erkenntnisse zur Hochtemperatur-SupraleitungAuch nach 30 Jahren Forschung bleiben viele Eigenschaften von Hochtemperatur-Supraleitern rätselhaft. So bildet sich in einigen Kuprat-Supraleitern eine magnetische “Streifen-Ordnung” aus. Ein dänisches Forscherteam hat diese Streifen mit Hilfe von Neutronen an den hochauflösenden Spektrometern FLEXX (HZB) und ThALES (ILL, Grenoble) genauer untersucht. Ihre Ergebnisse, die jetzt in Physical Review Letters veröffentlicht wurden, stellen das gängige Verständnis dieser „Streifen-Ordnung“ in Frage. Sie tragen dazu bei, das Phänomen der Hochtemperatur-Supraleitung weiter zu entschlüsseln.
- HZB-Forscherin Catherine Dubourdieu erhält Sonder-Professur an der Freien Universität BerlinSeit Dezember 2017 ist Catherine Dubourdieu Professorin an der Freien Universität Berlin, die zu den insgesamt elf Elite-Universitäten im Rahmen der deutschen Exzellenz-Initiative zählt. Die gemeinsame Berufung auf eine W3-S-Professur ermöglicht es Catherine Dubourdieu, ihre Forschung am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) fortzuführen. Die Physikerin gilt als Expertin auf dem Gebiet der funktionalen Metalloxide, die interessante Kandidaten für die Informationstechnologie der Zukunft sind.
- Informationstechnologien der Zukunft: Antiferromagnetisches Dysprosium zeigt magnetisches Schalten mit weniger EnergieHZB-Wissenschaftler haben einen Mechanismus identifiziert, mit dem sich möglicherweise schnellere und energiesparendere magnetische Speicher realisieren lassen. Sie verglichen, wie unterschiedliche magnetische Ordnungen im Seltenerd-Metall Dysprosium auf einen kurzen Laserpuls reagieren. Dabei fanden sie heraus, dass sich die magnetische Ordnung sehr viel schneller und mit deutlich geringerem Energieeinsatz verändern lässt, wenn die magnetischen Momente der einzelnen Atome nicht alle in dieselbe Richtung weisen (ferromagnetisch), sondern gegeneinander verdreht sind (antiferromagnetisch). Die Studie erschien am 6.11.2017 in der Fachzeitschrift Physical Review Letters und schmückt auch die Titelseite.
- Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte OrdnungSeit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.
- Magnetische Speicher mit Licht schalten – Neue Erkenntnisse zu grundlegenden MechanismenEin Forscherteam hat am Helmholtz-Zentrum (HZB) zum ersten Mal gezeigt, wie das Schalten von magnetischen Materialeigenschaften per Laserlicht durch Wärmeeffekte beeinflusst wird und unter welchen Bedingungen der Schaltprozess abläuft. Zugleich entdeckten die Wissenschaftler eine bislang unbekannte Abhängigkeit von der Dicke der magnetischen Schicht: ein wichtiger Hinweis für das theoretische Verständnis von optisch steuerbaren Magnet-Datenspeichern. Die Arbeit wird heute in der Fachzeitschrift Scientific Reports publiziert.
- Startschuss für gemeinsames Labor mit dem IFW DresdenDas Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden e.V (IFW) und das Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) bauen ein Joint-Lab für „Funktionelle Quantenmaterialien“ auf. Unter seinem Dach arbeitet auch eine neue Nachwuchsgruppe.
- Neu am Campus Wannsee: CoreLab QuantenmaterialienDas Helmholtz-Zentrum Berlin erweitert sein Angebot an CoreLabs für die Forschung an Energiematerialien. Zusätzlich zu den fünf bereits etablierten CoreLabs wurde nun ein CoreLab für Quantenmaterialien eingerichtet. Ein Forscherteam vom HZB-Institut für Quantenphänomene in neuen Materialien betreut das CoreLab mit dem modernen Gerätepark. Das CoreLab steht auch Messgästen aus anderen Forschungseinrichtungen offen.
- Energieeffiziente IT: Neuer Schaltprozess in spintronischen Bauelementen beobachtetEin Forscherteam aus Berlin, Stuttgart und Mainz hat in einem ferromagnetischen Material einen neuartigen magnetischen Schaltprozess beobachtet, der sehr schnell abläuft und kaum Energieaufwand erfordert. Voraussetzung ist, dass das Material aus ringförmigen Nanostrukturen besteht. Solche Strukturen könnten ein Weg zu energiesparenden neuen Datenspeichern sein. Die Ergebnisse sind als "Highlight" in Physical Review Applied veröffentlicht.
- Erste Gäste an NEAT IIDas neu errichtete Flugzeitspektrometer NEAT II hat seine ersten Nutzer begrüßt. Jie Ma von der Shanghai Jiao Tong Universität und sein Kollege Zhilun Lu untersuchten magnetische Anregungen in kristallinen Proben und profitierten dabei von der hohen Datenrate und der vielseitigen Instrumentierung. Das NEAT-Team freut sich nun auf weitere spannende Nutzer-Experimente!
- Neuer Rekord an BESSY II: Zehn Millionen Ionen in einer Ionen-Falle erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühltMagnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt
- Methodenentwicklung an BESSY II: Standard-Röntgenspiegel nun auch für ultraschnelle Experimente einsetzbarElektronische, magnetische und strukturelle Prozesse in Energiematerialien finden auf Zeitskalen zwischen Femtosekunden und 100 Pikosekunden statt. Um solche Prozesse zu beobachten, wird die Probe mit einem ersten Lichtpuls angeregt und dann mit einem zeitlich verzögerten Abfragepuls „abgetastet“. Dabei ist es allerdings entscheidend, dass der zeitliche Überlapp beider ultrakurzen Lichtpulse exakt bekannt ist. Nun hat ein Team vom HZB und der Universität Potsdam eine neue und überraschend simple Lösung gefunden, um auch bei Lichtpulsen mit unterschiedlichen Wellenlängen, z.B. aus dem Infrarot- und Röntgenbereich, den zeitlichen Überlapp genau zu messen: Sie setzen dafür einen Standard-Röntgenspiegel ein, der auch sonst in BESSY II verwendet wird. Der Spiegel besteht aus alternierenden Nanolagen von Molybdän und Silizium, die durch Laseranregung dynamisch ihre Dicke ändern, was sich auf die Reflektivität des Spiegels auswirkt.
- Zukünftige Informationstechnologien: Neues Materialsystem ermöglicht lokale magnetische Monopole - Ausblick auf energieeffiziente DatenspeicherEin internationales Team hat an BESSY II einen neuen Weg gefunden, um exotische magnetische Muster wie Monopole oder Wirbel in einer dünnen magnetischen Schicht zu erzeugen. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für schnelle und energieeffiziente Datenspeicher. Das neue Materialsystem besteht aus einer supraleitenden Mikrostruktur, die mit einem extrem dünnen ferromagnetischen Film beschichtet ist. Ein kurzfristig angelegtes äußeres Magnetfeld regt Ströme in den supraleitenden Bereichen an. Durch diese Ströme werden die gewünschten magnetischen Muster stabil in die ferromagnetische Dünnschicht eingeschrieben. Die Ergebnisse sind in Advanced Science publiziert.
- VI-Konferenz "Dynamic Pathways in Multidimensional Landscapes 2016"Mitten in Berlin, gegenüber dem Pergamonmuseum, fand letzte Woche die Internationale Konferenz "Dynamic Pathways in Multidimensional Landscapes 2016" statt. Über 100 Expertinnen und Experten kamen vom 12. – 16. September 2016 im Magnus-Haus der Deutschen Physikalischen Gesellschaft zusammen.
- Exotischer Materiezustand: "Flüssige" Quantenspins bei tiefsten Temperaturen beobachtetEin Team am HZB hat experimentell eine sogenannte Quanten-Spinflüssigkeit in einem Einkristall aus Kalzium-Chrom-Oxid nachgewiesen. Dabei handelt es sich um einen neuartigen Materiezustand. Das Besondere an dieser Entdeckung: Nach gängigen Vorstellungen war das Quantenphänomen in diesem Material gar nicht möglich. Nun liegt eine Erklärung vor. Die Arbeit erweitert das Verständnis von kondensierter Materie und könnte auch für die zukünftige Entwicklung von Quantencomputern von Bedeutung sein. Die Ergebnisse sind nun in Nature Physics veröffentlicht.
- Neuer Effekt beim Laserinduzierten Umschalten von Bits für höhere SpeicherdichtenEin internationales Team hat an BESSY II eine neue Möglichkeit entdeckt, wie sich die Informationsdichte in Speichermedien künftig weiter erhöhen lässt. Sie beschossen dafür das ferromagnetische Material BaFeO3 (BFO) mit kurzen Laserpulsen, welche einen kurzzeitigen Phasenübergang im Material bewirken. Das ermöglichte es, ansonsten stabile magnetische Regionen sehr lokal umzuschalten. Dies konnten sie mit ultrakurzen Röntgenpulsen an der Femtospex-Anlage nachweisen. Dieser Effekt könnte einen neuen Weg eröffnen, um Daten zu speichern. Die Ergebnisse sind nun in Phys. Rev. Letters publiziert.
- Spintronik: Effizientes Materialsystem für die wärmeunterstützte DatenspeicherungEin HZB-Team hat Dünnschichten aus Dysprosium-Kobalt über einer nanostrukturierten Membran an BESSY II untersucht. Sie zeigten, dass eine Erwärmung auf nur 80 Grad Celsius ausreicht, um die Magnetisierung von winzigen Nano-Regionen neu auszurichten. Dies ist weit weniger als bislang für die wärmeunterstützte magnetische Datenspeicherung (Heat Assisted Magnetic Recording) nötig war. Ziel dieser Forschung sind schnelle und energieeffiziente Datenspeicher, die mehr Informationen auf kleinster Fläche speichern. Die Ergebnisse sind in dem neuen Fachjournal Physical Review Applied veröffentlicht.
- Topologische Isolatoren: Magnetismus spielt keine Rolle beim Zusammenbruch der LeitfähigkeitWerden Topologische Isolatoren mit magnetischen Fremdatomen dotiert, dann verliert ihre Oberfläche ihre Leitfähigkeit. Doch anders als bisher angenommen, spielt dabei der Magnetismus, der Fremdatome keine Rolle. Dies zeigten Experimente an der Synchrotronquelle BESSY II des HZB, die nun in Nature Communications veröffentlicht sind. Das Verständnis dieser Effekte ist eine wichtige Voraussetzung, um Topologische Isolatoren in der Informationstechnologie anwenden zu können.
- Sandwiches aus Metalloxiden: Wie sich Eigenschaften der Grenzflächen manipulieren lassenEine französisch-deutsche Kooperation hat ein Schichtsystem aus Übergangsmetalloxiden an BESSY II untersucht. Dabei entdeckten die Wissenschaftler eine neue Möglichkeit, um Eigenschaften der Grenzfläche gezielt zu verändern, zum Beispiel den Ladungstransfer oder die magnetischen Eigenschaften. Möglicherweise könnte man damit sogar neue Formen der Hochtemperatur-Supraleitung erzeugen.
- Außergewöhnliche magnetische Struktur und Spindynamik im magnetoelektrischen Material LiFePO4 entdecktEin HZB-Team hat die komplexe magnetische Struktur und die darauf basierende Spindynamik in der magnetoelektrischen Substanz LiFePO4 entschlüsselt. Materialien dieser Klasse werden bereits heute in der Sensorik eingesetzt und haben großes Anwendungspotential in der Datenspeicherung sowie der Spintronik.
- Spins in Graphen: ausgerichtet wie die Stachelns eines IgelsHZB-Team weist fundamentale Eigenschaft des Elektronenspins in Graphen nach
- Neues Verfahren ermöglicht 3D-Auslesung von magnetischen MusternEine internationale Kooperation hat es geschafft, mit Synchrotronlicht komplexe Magnetisierungsmuster in gewickelten magnetischen Schichten dreidimensional auszulesen. Dieses Verfahren könnte interessant sein, um hochempfindliche Sensoren für Magnetfelder zu entwickeln, beispielsweise für die medizinische Diagnostik. Die Ergebnisse sind in Nature Communications publiziert.
- Kristallstruktur und Magnetismus – neuer Einblick in die Grundlagen der FestkörperphysikHZB-Team entschlüsselt Zusammenhang zwischen magnetischen Wechselwirkungen und Verzerrungen der Kristallstruktur in einem geometrisch „frustrierten“ Spinell-System
- “Teufelstreppe” in einem Spin-Ventil-SystemEin Japanisch-Deutsches Team entdeckt in einem komplexen Kobaltoxid-Einkristall an BESSY II, wie sich die Spins stufenweise zu einer ungewöhnlichen Anordnung formieren. Dies könnte neue spintronische Bauelemente ermöglichen.
- Eine lange Nacht geballtes Wissen tankenFührungen an der Neutronenquelle, Experimente zur Energie für Groß und Klein, Licht-Show und vieles mehr
- Spintronik: Mit Spannung zwischen „0“ und „1“ umschaltenIn einer Struktur aus zwei verschiedenen ferroischen Schichten hat ein Team aus Paris und dem HZB es geschafft, mit Hilfe einer Spannung magnetische Domänen an und auszuschalten. Dies gelang jetzt schon nahe der Raumtemperatur. Ihre Arbeit ist für zukünftige Anwendungen in der Spintronik interessant, zum Beispiel um Daten mit weniger Energieaufwand schnell und effizient zu speichern. Die Ergebnisse sind nun in Scientific Reports veröffentlicht.
- Dehnen und Lockern! – Verlust eines Elektrons schaltet Magnetismus in Chromdimer anEin internationales Forschungsteam aus Berlin, Freiburg und Fukuoka, Japan, hat erstmals einen direkten experimentellen Einblick in das geheime Quantenleben des Chromdimers gewonnen: Das Molekül aus zwei Chrom-Atomen besitzt zwölf Valenzelektronen, die eine enge Sechsfachbindung zwischen den beiden Atomen gewährleisten. Die Abspaltung von nur einem einzigen Elektron verändert diese Situation dramatisch: Zehn Elektronen lokalisieren sich und richten ihre Spins parallel aus, so dass das Chromdimer-Kation ferromagnetisch wird. Für die molekulare Bindung sorgt dann nur noch ein einziges Elektron. Die Forscher nutzten ein einzigartiges Instrument, die Nanocluster Trap an BESSY II am Helmholtz-Zentrum Berlin, und haben ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Angewandte Chemie veröffentlicht.
- Einblick ins Innere magnetischer SchichtenMessungen an BESSY II zeigen, wie sich in magnetischen Sandwiches „Spin-Filter“ bilden, die den Tunnelmagnetwiderstand beeinflussen – Ergebnisse können beim Design spintronischer Bauelemente helfen
- Workshop: BESSY II - Von Pico- zu Femto – time resolved studies at BESSY II180 Teilnehmer diskutieren über zeitaufgelöstes Messen mit Röntgenlicht
- Spintronik: Der Tanz der NanowirbelMit Hilfe der Röntgenholografie gelang es einem Forscherteam, die Bewegungsmuster sogenannter Skyrmionen sichtbar zu machen. Dabei stießen die Forscher auf eine neue Erkenntnis: Die Nanowirbel besitzen eine Masse. Die Arbeit ist am 02. Februar 2015 in „Nature Physics" erschienen.
- Nachricht aus dem HimmelGeologen der Universität Cambridge um Dr. Richard Harrison haben an BESSY II bislang verborgene magnetische Signale in Meteoriten entdeckt. Sie legen Zeugnis ab von Magnetfeldern im Gestein während der frühen Phase des Sonnensystems und ermöglichen vielleicht eine Voraussage zum Schicksal des Erdmagnetfeldes in ferner Zukunft. Das Team um Dr. Richard Harrison hat in Meteoriten winzige Partikel identifiziert, die sich während der frühen Phase des Sonnensystems magnetisch ausgerichtet haben.
- VEKMAG-Messplatz an BESSY IIGemeinsam mit dem HZB haben Teams von der Universität Regensburg, der Freien Universität Berlin sowie der Ruhr-Universität Bochum bei BESSY II einen einzigartigen, neuen Messplatz aufgebaut: ein Vektormagnet aus drei senkrechten Helmholtz-Spulen ermöglicht es, lokal an der Probenposition beliebig orientierte Magnetfelder einzustellen. 2015 sollen erste Messungen an magnetischen Materialien, Spinsystemen und nanostrukturierten Proben durchgeführt werden.
- Batman zeigt den Weg zu kompakter DatenspeicherungForschenden am Paul Scherrer Institut PSI ist es gelungen, winzige magnetische Strukturen mit Laserlicht umzuschalten und die Veränderung zeitlich zu verfolgen. Dabei blinkte kurz ein nanometergrosser Bereich auf, der skurrilerweise an das Fledermaus-Symbol von Batman erinnert. Die Forschungsergebnisse könnten die Datenspeicherung auf Festplatten kompakter, schneller und effizienter machen.
- Elektronenspin-Flips unter neuem LichtWissenschaftler im Berlin Joint EPR Lab am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und der University of Washington (UW) haben eine neue theoretische Beschreibung ausgearbeitet, die es erlaubt, Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen Spin-Zuständen in „Elektronen Paramagnetische Resonanz“ (EPR)-Experimenten mit beliebiger Orientierung und Polarisation der anregenden Strahlung zu berechnen. Die Physiker haben den neuen Ansatz bereits mit einem Terahertz-EPR-Experiment an der Synchrotronquelle BESSY II getestet und veröffentlichen ihre Arbeit am 6. Januar 2015 im renommierten Fachjournal Physical Review Letters (DOI 10.1103/PhysRevLett.114.010801).
- Hochfeldmagnet sucht NeutronenleiterAm Freitag, den 12. Dezember 2014 fand der Umzug des Hochfeldmagneten an seinen endgültigen Aufstellungsort in der Neutronenleiterhalle statt. Eine Spezialfirma für Maschinentransporte bugsierte den über 25 Tonnen schweren Stahlkoloss aus dem HFM-Technikum heraus und setzte ihn in Bewegung.
- 26 Tesla! Der Hochfeldmagnet übertrifft die ErwartungEs ist geschafft! Der Hochfeldmagnet produziert zuverlässig ein Magnetfeld von rund 26 Tesla und hält diesen Wert auch stabil über längere Zeit. Dabei übertreffen die 26 Tesla sogar den Zielwert von 25 Tesla, der Magnet ist also sogar noch etwas stärker als erhofft. Am Donnerstagnachmittag, den 16.10.2014, konnte Dr. Peter Smeibidl, der Leiter des achtköpfigen HFM-Teams, diesen Erfolg melden und sich bei allen bedanken, die dazu beigetragen haben, den komplexen Hochfeldmagneten mit seinen Kühlanlagen und der eigenen Stromversorgung mit 4 Megawatt Leistung aufzubauen.
- Deutsche Tagung für Forschung mit Synchrotronstrahlung, Neutronen und Ionenstrahlen an Großgeräten in BonnDas HZB ist mit eigenem Stand, Vortrag und Postern präsent auf der Deutschen Tagung für Forschung mit Synchrotronstrahlung, Neutronen und Ionenstrahlen an Großgeräten (SNI). Die dreitägige Veranstaltung findet vom 21. bis 23.09. im ehemaligen Plenarsaal der Bundesregierung im heutigen World Conference Centers in Bonn statt.
- Topologische Isolatoren: Hochkarätiges Forschertreffen in BerlinVom 7. bis 10. Juli haben sich in Berlin 150 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler getroffen, um ihre neuesten Erkenntnisse auf dem Gebiet der topologischen Isolatoren auszutauschen.
- Einladung: Empfang zur Endmontage des HFMNach sechs Jahren harter Arbeit zur Planung und Konstruktion des Hochfeldmagneten (HFM) können wir mit Stolz verkünden, dass die Endmontage nun vollständig abgeschlossen ist.
- Magnetischer Schalter mit hohem AnwendungspotenzialForschergruppen aus Paris, Newcastle und dem Helmholtz-Zentrum Berlin ist es gelungen, robusten Ferromagnetismus in einem Materialsystem mit einem elektrischen Feld und nahe der Raumtemperatur an- und auszuschalten. Ihre Ergebnisse könnten Anwendungen wie schnelle, energieeffiziente und nichtflüchtige Datenspeicher ermöglichen.
- Die supraleitende Spule des Hochfeldmagneten für Neutronenstreuung ist fertiggestelltDer Magnet fliegt zur Weiterbearbeitung nach Italien
- Domänenwände als neue InformationsspeicherBewegung von Domänenwänden abgebildet: Materialdefekte spielen bei hohen Geschwindigkeiten keine Rolle mehr
Physiker der Johannes Gutenberg-Universität Mainz haben erstmals direkt beobachtet, wie sich magnetische Domänen in winzigen Nanodrähten verhalten. Sie nutzten unter anderem die MAXYMUS-Beamline des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme, Stuttgart, am Berliner-Elektronenspeicherring BESSY II, den das HZB betreibt. Damit gelang es ihnen, die Vorgänge in Bildsequenzen festzuhalten. Sie konnten so theoretisch vorhergesagte Effekte experimentell nachweisen und außerdem auch neue Eigenschaften feststellen, die interessante Anwendungsmöglichkeiten in der Informationstechnologie versprechen, zum Beispiel als Informationsspeicher oder als Lagesensoren. Erste Anwendungen, die auf dem Prinzip von magnetischen Domänenwänden beruhen, werden bereits in der Sensortechnologie genutzt.
- Prof. Dr. Alan Tennant nimmt Führungsposition am Oak Ridge National Laboratory anProf. Dr. Alan Tennant wurde zum leitenden Wissenschaftler am Neutron Sciences Directorate des Oak Ridge National Laboratory (ORNL) berufen. Er verlässt daher das Helmholtz-Zentrum Berlin und wird seine neue Aufgabe ab November 2013 antreten. “Wir sind stolz, dass wir neun Jahre mit Alan Tennant am Helmholtz-Zentrum Berlin zusammenarbeiten konnten und dass er in dieser Zeit bedeutende Beiträge zur Festkörperphysik geleistet hat”, sagt Professor Anke Kaysser-Pyzalla, wissenschaftliche Geschäftsführerin am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB).
- International Conference in Neutron Scattering 2013Über 800 Teilnehmer hatten sich vom 8-12 Juli 2013 in Edinburgh getroffen, um über Forschung mit Neutronen und die Fortschritte in der Instrumentierung zu diskutieren. Aus den rund 650 Posterbeiträgen wählte eine Jury 16 besonders herausragende Poster aus, von denen zwei aus dem HZB stammen.
- Magnetoelektrische Kopplung beleuchtetDer Effekt führt zu neuen Möglichkeiten der digitalen Datenspeicherung
- Physiker lassen erstmals magnetische Dipole auf der Nanoskala wechselwirkenErgebnisse sind interessant für zukünftige Festplatten
Wie sich winzige Inseln aus magnetischem Material anordnen, wenn man sie in ein regelmäßiges Gitter sortiert, haben Physiker der Ruhr-Universität Bochum (RUB) durch Messungen an BESSY II herausgefunden. Anders als erwartet richteten sich die Nord- und Südpole der Magnetinseln nicht in einem Zickzack-Muster, sondern in Ketten aus. „Das Verständnis der treibenden Wechselwirkungen ist von hohem technischen Interesse für zukünftige Festplatten, die aus kleinen Magnetinseln bestehen werden“, sagt Prof. Dr. Hartmut Zabel von der RUB. Gemeinsam mit Dr. Akin Ünal, Dr. Sergio Valencia und Dr. Florian Kronast vom Helmholtz-Zentrum Berlin berichten die Bochumer Forscher in der Zeitschrift „Physical Review Letters“ über ihre Ergebnisse.
Die vollständige Info lesen Sie in der Presseinfo der RUB
- Ultraschnelle Spin-Manipulation bei Terahertz-FrequenzenEin internationales Team hat einen Weg entdeckt, um Spins in einer bislang unerreichten Geschwindigkeit zu steuern. Dies ist für Datenverarbeitung und –Speicherung interessant. Sie nutzten dafür Femtosekunden-Laserpulse über einen weiten Energiebereich bis zu Terahertz-Frequenzen. An der Arbeit waren Forscher vom Fritz-Haber-Institut, der Universitäten Göttingen und Uppsala sowie vom Forschungszentrum Jülich und Helmholtz-Zentrum Berlin beteiligt; ihre Ergebnisse sind nun in der Online-Ausgabe von Nature Nanotechnology publiziert.
- Schnelle Entmagnetisierung durch Spintransport
Dass ein ultrakurzer Laserpuls eine ferromagnetische Schicht im Nu entmagnetisieren kann, ist seit etwa 1996 bekannt. Doch wie diese Entmagnetisierung funktioniert, ist noch nicht verstanden. Nun haben die Physikerin Dr. Andrea Eschenlohr und ihre Kollegen vom Helmholtz-Zentrum Berlin und der Universität Uppsala in Schweden gezeigt, dass es offenbar nicht der Lichtpuls selbst ist, der die Entmagnetisierung bewirkt.
- Neue deutsch-russische Forschungsgruppe zu Topologischen Isolatoren
Der HZB-Physiker Dr. Andrei Varykhalov war mit seinem Antrag auf Förderung einer „Helmholtz-Russia Joint Research Group“ erfolgreich. Mit diesem Programm fördert die Helmholtz-Gemeinschaft seit 2006 zusammen mit der „Russian Foundation for Basic Research“ Kooperationen zwischen deutschen und russischen Wissenschaftlern. Partner auf russischer Seite ist die Chemikerin Prof. Dr. Lada V. Yashina von der Moskauer Staatsuniversität.
- Röntgenlaser FLASH deckt schnellen Entmagnetisierungsprozess aufEin internationales Forscherteam hat am Freie-Elektronen-Laser FLASH am Helmholtz-Forschungszentrum DESY einen überraschenden Effekt entdeckt, der in ferromagnetischen Materialien zu einer schnelleren Entmagnetisierung führen kann. Dieser Effekt könnte ein Schlüssel zur weiteren Miniaturisierung und Beschleunigung von magnetischen Speichern sein. Die Wissenschaftler um Prof. Dr. Stefan Eisebitt vom Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und der TU Berlin veröffentlichten ihre Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe des Magazins „Nature Communications“ (DOI 10.1038/ncomms2108).
- Prof. Alan Tennant erhält renommierten Forscherpreis der Europäischen Physikalischen GesellschaftTennant wird für die Entdeckung der magnetischen Monopole geehrt, deren Existenz er am Berliner Forschungsreaktor BER II mithilfe der Neutronenstreuung nachgewiesen hat. Er teilt sich den mit 12.000 Euro dotierten Europhysics Prize 2012 der European Physical Society Condensed Matter Division (EPS CMD) mit fünf weiteren Wissenschaftlern aus der theoretischen und experimentellen Physik, die ebenfalls Arbeiten zum Nachweis magnetischer Monopole veröffentlicht haben. Die Preisverleihung findet am 5. September in Edinburgh statt. Der EPS CMD Award wird alle zwei Jahre für herausragende aktuelle Arbeiten auf dem Gebiet der Physik kondensierter Materie vergeben.
- Forscher finden neues Material, in dem sich Spins wie richtige Stabmagnete verhaltenEin internationales Team von Forschern aus der Schweiz, Großbritannien und Deutschland hat ein neues Material entdeckt, das sich hervorragend dafür eignet, die Verhaltensweise von Spins zu studieren. Die Forscher konnten zeigen, dass sich die Spins in dem farblosen Salz mit der chemischen Formel LiErF4 wie richtige Stabmagneten verhielten.
- Streit um Topologische Isolatoren: Wissenschaftler weisen die Stabilität ihrer Oberflächenzustände nach.Damit erheben sie die neue Materialklasse zum Hoffnungsträger der Computertechnologie.
- Neue Zukunft für magnetische DatenspeicherEin am Helmholtz-Zentrum Berlin entwickeltes magnetisches Ventil lässt neuartige elektronische Geräte realistisch werden
- Wichtige Meilensteine für das neue Neutroneninstrument NEAT II gefeiertZum Richtfest des NEAT-Anbaus kamen rund 100 Gäste / Auf dem Workshop zur Neutronenspektroskopie im Terahertz-Bereich wurden u.a. die Untersuchungsmöglichkeiten am NEAT II diskutiert
- Winzige, maßgeschneiderte Magnete - CeNIDE-Forscher publizieren in „Nature Communications“Nanomagnete werden heutzutage vielerorts eingesetzt: in der Medizin genauso wie in der Datenspeicherung. Dazu müssen sie mal stark, mal schwach magnetisch sein. Wie man die winzigen Magnete mit ganz bestimmten Eigenschaften herstellt, haben Forscher vom Center for Nanointegration (CeNIDE) an der Universität Duisburg-Essen (UDE) soeben herausgefunden und ihre Ergebnisse veröffentlicht.
- Flüchtiges fassenHZB-Wissenschaftler entdecken, wie eine Substanz bei Raumtemperatur ungewöhnliche Eigenschaften entwickelt. Sie wird „multiferroisch“ und damit geeignet für eine schnelle Datenspeicherung.
Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums Berlin (HZB) haben in Kooperation mit Kollegen aus Frankreich und Großbritannien ein Material entwickelt, das bei Raumtemperatur eine seltene und schwer fassbare Eigenschaft zeigt: Es ist multiferroisch – zeigt also sowohl ferroelektrische als auch ferromagnetische Eigenschaften. So kann es bei Anlegen eines äußeren elektrischen Feldes spontan seine Polarisation ändern (ferroelektrische Eigenschaft) und sich in einem Magnetfeld magnetisieren (Ferromagnetismus).
- Nutzerexperiment bei BESSY-II: Ein schneller Schalter für MagnetnadelnWissenschaftler aus aller Welt kommen ans HZB, um die beiden Großgeräte – die Synchrotronstrahlungsquelle in Adlershof und den Forschungsreaktor in Wannsee – für ihre Untersuchungen zu nutzen. Doch bevor es mit den Messungen losgehen kann, müssen die Forscher Anträge einreichen, die ein international besetztes Gremium begutachtet. Dieser Aufwand wird betrieben, um für die aussichtsreichsten wissenschaftlichen Ideen Messzeit zur Verfügung zu stellen. Nicht selten führen sie zu herausragenden Publikationen. Ein aktuelles Beispiel ist ein Nutzerexperiment, das am Speicherring BESSY II von dem Team von Dr. Hermann Stoll vom Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme (ehemals Max-Planck-Institut für Metallforschung) zusammen mit Kollegen aus Gent und Regensburg durchgeführt wurde.
- Ultraschnelle Ummagnetisierung beobachtetEin bisher unbekanntes magnetisches Phänomen könnte die Datenspeicherung um mehrere Größenordnungen beschleunigen.
- Bildgebung mit Neutronen: Magnetische Domänen erstmals in 3-D sichtbarBisher konnten magnetische Domänen nur zweidimensional abgebildet werden. Wissenschaftlern des Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) ist es nun gelungen, diese Bereiche im Inneren von magnetischen Stoffen zum ersten Mal dreidimensional darzustellen. Sie publizieren dies in der Zeitschrift Nature Communications.
- Viele Wege führen zur Supraleitung
HZB-Wissenschaftler entdecken universelle Eigenschaft supraleitender Materialien
- Ein schneller Blick auf komplexe OrdnungGrundlagenforschung zu magnetischen Ordnungsphänomenen in Festkörpern ist eine der Hauptforschungsrichtungen am HZB, bei denen die Kombination von Neutronen- und Röntgenstreuung eine herausragende Rolle spielt. Materialien mit komplexen magnetischen Strukturen wie z.B. antiferromagnetische Halbleiter lassen sich mit solchen Methoden untersuchen. Hier ordnen sich unterhalb einer bestimmten Temperatur die magnetischen Momente in atomaren Schichten mit alternierender Magnetisierungsrichtung an. Dies führt zu magnetischen Beugungsreflexen, die auch mit Neutronen beobachtet werden können. Röntgenstreuung als komplementäre Methode kann zusätzlich eine hohe Ortsauflösung und, in Kombination mit ultrakurzen Röntgenpulsen, eine sehr hohe Zeitauflösung erreichen. Dies ermöglicht nun die Untersuchung der bisher nicht zugänglichen magnetischen Dynamik solcher komplexer Strukturen.
- Erst die Bahn, dann der SpinNeuartige Speichermaterialien sollen in Zukunft aus magnetischen Filmen bestehen. Am HZB haben Wissenschaftler erstmals herausgefunden, wie schnell sich magnetische Teilchen steuern lassen.
- Röntgenstrahlen nehmen Magnete unter die Lupe
Eine neue, in Berlin entwickelte Untersuchungsmethode könnte Einzug in die Lehrbücher finden. Sie macht vor allem kompakte, dicke Materialien und magnetische Materialien zugänglich, die in der Halbleitertechnologie verwendet werden.
- Daten am Ende des Tunnels
Geordnete Spins verbessern Computer-Arbeitsspeicher
- Den Goldenen Schnitt gibt es auch in der QuantenweltForscher des Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) haben in Kooperation mit britischen Kollegen (aus Oxford, den Bristol Universities und dem Rutherford Appleton Laboratory) verborgene Symmetrieeigenschaften erstmals in fester Materie entdeckt. Die Kennzeichen, die den aus Kunst und Architektur bekannten Goldenen Schnitt ausmachen, haben die Forscher im atomaren Aufbau eines Kristalls aus Kobalt-Niobat gefunden. Das Forscherteam veröffentlicht die Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Science vom 8. Januar.
- Wie Kreisel auf atomarer Ebene miteinander wechselwirkenDie Wechselwirkungen zwischen Elektronen und dem Atomgerüst in einem Festkörper sind die Grundlage von Materialeigenschaften, die eine zunehmend wichtige technologische Rolle spielen. Dazu gehört zum Beispiel das schnelle Schalten magnetischer Medien, wie es etwa für die Speicherung von Daten auf Computerfestplatten erforderlich ist. Diesen Vorgang untersuchen und optimieren Wissenschaftler derzeit im Labor anhand der ultraschnellen Demagnetisierung von ferromagnetischen Schichtsystemen. Um solche Materialsysteme weiter optimieren zu können, müssen Wissenschaftler die Wechselwirkung zwischen Elektronen und Atomgitter detailliert verstehen. Forscher die am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und der Universität Hamburg tätig sind, haben nun einen wichtigen Teilprozess der Wechselwirkung der Elektronen mit den so genannten Phononen, den Quasiteilchen der atomaren Gitterschwingung, aufgeklärt. Dabei konnten sie zeigen, wie und vor allem mit welcher Effizienz Elektronen eine ihrer fundamentalsten Eigenschaften, den so genannten Drehimpuls, mit den Phononen austauschen können. Ihre Ergebnisse hat das Team um Professor Alexander Föhlisch, Leiter des HZB-Instituts für „Methoden und Instrumentierung der Synchrotronstrahlung“, und Professor Wilfried Wurth von der Universität Hamburg jetzt in der Fachzeitschrift „Physical Review Letters“ publiziert. Den Nachweis und die Quantifizierung dieses Effekts führten das Team an einem klassischen Modellsystem durch, dessen physikalische Eigenschaften sehr genau bekannt sind: Silizium. An der Synchrotronstrahlungsquelle BESSY II des HZB bestrahlten sie Siliziumkristalle mit Röntgenstrahlung und maßen dann hochpräzise die Energie der an der Probe gestreuten Lichtteilchen, der Photonen. Die Analyse der Ergebnisse dieser auch als resonante inelastische Röntgenstreuung bezeichneten Methode erlaubte es nun, die Wahrscheinlichkeit eines sogenannten Drehimpulstransfers zwischen Phonon und Elektron genau zu bestimmen. Der Effekt ist klein - in Silizium etwa 50 Mal kleiner als die bekannte dominierende klassische Elektronen-Phononen Wechselwirkung, bei der kein Drehimpuls übertragen werden kann –, weil die Phononen nur in seltenen ausgewählten Situationen zu einem Drehimpulsübertrag in der Lage sind. Die zur genauen Vermessung notwendige Sensitivität erreichten die Wissenschaftler durch die Kopplung der „Hamburg Inelastic X-ray scattering station“ (HIXSS) mit der hochbrillanten Synchrotronstrahlung des Speicherrings BESSY II. „Das Resultat unserer Messung ist ein wichtiger Baustein auf dem Weg zu einem besseren Verständnis der komplizierten Kopplungen zwischen Atomgitter und den drei wichtigen Eigenschaften der Elektronen – dem Spin, dem Bahndrehimpuls und der Ladung“, sagt Alexander Föhlisch: „Technologisch bedeutsame Materialeigenschaften wie schnelle Magnetisierungsprozesse können wir somit besser erklären.“ Um diese Untersuchungen zukünftig in idealer Weise am Helmholtz-Zentrum Berlin zu ermöglichen, befindet sich der neue RICXS Messplatz am Speicherring BESSY II im Aufbau. Zukünftig wird dort resonante inelastische Röntgenstreuung hoher Energie und Impulsauflösung bei höchster Transmission durchgeführt werden. Mehr dazu in der Originalveroeffentlichung: M. Beye, F. Hennies, M. Deppe, E. Suljoti, M. Nagasono, W. Wurth, A. Foehlisch, Dynamics of Electron-Phonon Scattering: Crystal- and Angular-Momentum Transfer Probed by Resonant Inelastic X-Ray Scattering, Phys. Rev. Lett. 103 (2009), 237401.
- MAXYMUS - Neue Einsichten mit Röntgenblitzen
Das derzeit modernste Rasterröntgenmikroskop wird vom Stuttgarter Max-Planck-Institut für Metallforschung am Helmholtz-Zentrum Berlin eingeweiht; Experten treffen sich zum Workshop über Röntgenmikroskopie Stuttgart/Berlin: Am 10. und 11. November weiht das Stuttgarter Max-Planck-Institut für Metallforschung (MPI-MF) im Rahmen des internationalen Workshops „New Frontiers in Soft X-Ray Microscopy“ feierlich sein neues Rasterröntgenmikroskop MAXYMUS an der Berliner Synchrotronstrahlungsquelle BESSY II ein. Unter der Schirmherrschaft von Professor Dr. Anke Rita Kaysser-Pyzalla, Wissenschaftliche Geschäftsführerin am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), Professor Dr. Gisela Schütz, Direktorin der Abteilung „Moderne magnetische Materialien“ am MPI-MF und Dr. Brigitte Baretzky, Projektleiterin am MPI-MF treffen sich zahlreiche hochrangige Experten aus aller Welt, um über die neuesten Entwicklungen auf dem Gebiet der Röntgenmikroskopie zu diskutieren.
- Orbital 2009 - internationaler Workshop am HZBAm 7. und 8. Oktober 2009 findet am Helmholtz-Zentrum Berlin am Standort Adlershof der Workshop "Orbital 2009" mit 95 Teilnehmern aus aller Welt statt.
- Magnetische Monopole in magnetischem Festkörper entdecktWissenschaftler des Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) haben in Kooperation mit Kollegen aus Dresden, St. Andrews (UK), La Plata (Argentinien) und Oxford (UK) erstmals magnetische Monopole nachgewiesen sowie deren Erzeugung in fester Materie beobachtet. Sie veröffentlichen dies in der Zeitschrift Science, im online erscheinenden Science Express vom 3. September. Als magnetischen Monopol bezeichnen Physiker hypothetische Teilchen, die nur einen magnetischen Pol tragen, also
- Forscher sehen Molekulare Magneten in neuem LichtErkenntnisse über Molekulare Magnete könnten künftig völlig neue Horizonte für eine neue Form der Datenspeicherung sowie der Spintronik (Elektronik mit Spins) auf der Basis einzelner Moleküle eröffnen. Eine Voraussetzung für die Verwirklichung solcher Anwendungen ist jedoch die Weiterentwicklung neuartiger Molekularer Magnete auf der Basis der genauen Kenntnis ihrer magnetischen Wechselwirkungsenergien. Alexander Schnegg und Kollegen vom HZB und der FU Berlin haben nun erstmals EPR (Elektronenparamagnetische Resonanz) Spektroskopie in Kombination mit kohärenter Synchrotron Strahlung verwendet, um die magnetischen Wechselwirkungen eines Molekularen Magneten, dem Molekül Mn12Ac, zu untersuchen. Ziel dieser Untersuchungen war die Vermessung einer besonderen quantenmechanischen Eigenschaft, dem Eigendrehimpuls (Spin). Spins richten sich ähnlich kleinen Stabmagneten in einem äußeren Magnetfeld aus und bestimmen so die Magnetisierung des Materials. Sie richten sich sowohl in einem von außen angelegten Feld, als auch an den Feldern im Inneren des Materials aus. Ändern lässt sich die Orientierung der Spins durch die Einstrahlung von Licht, wobei nur solche Lichtquanten Spinübergänge verursachen, deren Energie genau der Spinübergangsenergie entsprechen. In Molekülen verschwindet die Ausrichtung der Spins normalerweise wieder sobald das äußere Magnetfeld abgeschaltet wird. In einer kleinen, aber wichtigen Klasse von Molekülen sind die inneren Wechselwirkungen aber so stark, dass sie ein magnetisches Gedächtnis besitzen und ihre Magnetisierung auch nach Abschalten des Feldes behalten. Dies sind die Molekularen Magneten. Leider haben sie diese Eigenschaften bisher nur bei sehr tiefen Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt. Um diese Eigenschaften weiter zu optimieren, um vielleicht einmal Molekulare Magneten bei Raumtemperatur einzusetzen zu können, sind vor allem Messverfahren wie das am HZB aufgebaute Experiment notwendig. Bahnbrechend ist dabei die Kombination der Instrumentierung – zum einen die Anwendung von kohärenter Synchrotronstrahlung im TeraHertzbereich, verbunden mit einem sehr starken Magneten von 11 Tesla, und einem ultra hochauflösenden FTIR-Spektrometer. Mit dem am HZB verfügbaren so genannten low alpha Modus erreichten Schnegg und Kollegen eine 103-fach höhere Intensität im Vergleich zu klassischen Quellen. Damit ist es möglich, einen sehr breiten Frequenzbereich mit höchster Auflösung in wenigen Minuten abzufahren und somit zeitliche Änderungen magnetischer Eigenschaften festhalten zu können. Aufgebaut wurde das Spektrometer im Rahmen des BMBF geförderten Netzwerkprojektes EPR-Solar, das es den Forschern am HZB erlaubt, mit Partnern an der FU Berlin, dem Max-Planck Institut für Eisenforschung, dem Forschungszentrum Jülich und der TU München dedizierte Methoden der EPR für den Einsatz in der Energieforschung zu entwickeln. Bisher mit so großem Erfolg, dass das BMBF ein weiteres weltweit einmaliges 263 GHz EPR-Spektrometer fördert, das Ende des Jahres ebenfalls in Adlershof in Betrieb genommen werden soll.
- Dreidimensionale Bildgebung- erstmalige Einblicke in Magnetfelder3D-Bilder werden nicht nur in der Medizin erzeugt, etwa mithilfe der Röntgen- oder Kernspinresonanztomographie. Auch Materialwissenschaftler blicken gern ins Innere eines Körpers. Forschern des Berliner Hahn-Meitner-Instituts (HMI) ist es nun in Kooperation mit der Technischen Fachhochschule Berlin (TFH) erstmals gelungen, Magnetfelder im Inneren von massiven, nicht transparenten Materialien dreidimensional darzustellen. Das berichten Nikolay Kardjilov und Kollegen in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Nature Physics, die eine Online-Version als Highlight-Beitrag in dieser Woche vorab veröffentlicht.
- Magnetische Fingerabdrücke im Fotostrom
Wissenschaftlern des Hahn-Meitner-Instituts Berlin (HMI) sowie der Freien Universität (FU) Berlin ist ein außergewöhnlicher Einblick ins Innere von organischen Materialien gelungen. Die Physiker konnten im Fotostrom erstmals eine Quantensignatur magnetisch aktiver Zentren in einer molekularen Schicht beobachten. Daraus ergeben sich neue Möglichkeiten sowohl für das Ein- und Auslesen von Quanteninformationen in molekularen Spinquantencomputern als auch für ein verbessertes Verständnis von organischer Photovoltaik.
- Der weltweit stärkste Magnet für Neutronenexperimente wird in Berlin errichtetDer Kooperationsvertrag zwischen dem Hahn-Meitner-Institut Berlin (HMI) und dem National High Magnetic Field Laboratory (NHMFL) Tallahassee (Florida State University) zum Bau eines neuen Hochfeldmagneten ist unterzeichnet worden. Er wird der weltweit stärkste Magnet für Neutronenstreuexperimente. Von den Experimenten an dem Magneten erwarten Forscher neue Erkenntnisse zu Fragen aus der Physik, Chemie, Biologie und den Materialwissenschaften, unter anderem Beiträge zum Verständnis der Hochtemperatursupraleitung.
- Nanomuster bringen Strom unter Kontrolle: Natriumkobaltoxid als perfektes Material für Laptop-Batterien, als Kühlmittel oder SupraleiterRegelmäßige Muster aus Natriumatomen mit Strukturen im Nanometerbereich machen Natriumkobaltoxid zu einem perfekten Material für Laptop-Batterien, effiziente Kühlmittel oder Supraleiter – das berichten Wissenschaftler des Berliner Hahn-Meitner-Instituts, des CEA-Forschungszentrums in Saclay bei Paris und der Universität Liverpool in der neuesten Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Nature. Dabei bestimmt die genaue Anordnung der Natriumatome die Eigenschaften des Materials, wobei das jeweilige Natriummuster sehr empfindlich von der Dichte an Natriumatomen abhängt. Diese ist mit chemischen Methoden leicht veränderbar, und man kann so aus einem anfangs metallischen Material einen Isolator und dann einen Supraleiter machen. Man bringt dazu das Material in eine elektrochemische Zelle und ändert die Spannung.
- Stromsignal hinterlässt in Manganitkristall magnetische Spur
Optische und kristallographische Experimente belegen erstmals, dass man magnetische Signale durch elektrische Felder erzeugen kann. Für die jetzt veröffentlichten Experimente („Magnetic phase control by an electric field“, Nature, 29. 7. 2004, 430 / 541-544) wurden Manganitkristalle (HoMnO3) mit hexagonaler Atomstruktur untersucht.
- Bose-Einstein-Kondensat: Magnetfelder erzeugen ungewöhnlichen Materiezustand
In einem Experiment am Hahn-Meitner-Institut in Berlin wurden zum ersten Mal die magnetischen Eigenschaften eines Kristalls für die Erzeugung eines Bose-Einstein-Kondensats genutzt. Dieser ungewöhnliche Materiezustand entstand, als der Kristall in ein starkes Magnetfeld von 14 Tesla gebracht wurde und konnte mit Hilfe von Neutronen aus dem Forschungsreaktor des Hahn-Meitner-Instituts nachgewiesen werden. Mit Magnetfeldern von bis zu 17 Tesla (mehr als das 200.000-fache des Erdmagnetfelds) bei Experimenten mit Neutronen stehen in Berlin weltweit einzigartige Forschungsmöglichkeiten zur Verfügung, die Voraussetzung für Erzeugung und Nachweis des Kondensats waren.
- EU-Projekt zu exotischen Eigenschaften von Helium-3-Atomen
Mit einer Förderung von rund einer Million Euro, verteilt über drei Jahre, startet am Hahn-Meitner-Institut ein internationales Grundlagenprojekt, das der weiteren Erforschung der faszinierenden exotischen Eigenschaften des Helium-3 Atoms gilt. Bei den erhofften Ergebnissen geht es sowohl um neue Modelle zur Theorie des Magnetismus als auch um universelle Mechanismen für die treibenden Kräfte sogenannter Phasenübergänge.