Magnetismus von Nanopartikeln

Auf Festplatten werden heutzutage Informationen in Form von kleinsten Magneten gespeichert. Um Speicheranforderungen von Festplatten in der Zukunft zu genügen, müssen die magnetischen Speichereinheiten immer kleiner werden. Die Strukturen, die heutzutage bereits erreicht werden, betragen etwa 40 nm für ein Bit (1 oder 0) als kleinste zu speichernde Einheit. Diese 40 nm entsprechen in etwa einem tausendstel der Dicke eines dünnen Haars. Dies bedeutet aber immer noch, dass über zwei Millionen Atome für die Speicherung eines Bits notwendig sind. Möchte man mehr Information auf kleineren Strukturen speichern, müssen die Speichereinheiten noch kleiner werden, was Probleme mit sich bringt. So wird bei kleineren Strukturen die magnetische Information schwächer, sie geht also schneller verloren. Durch Wechselwirkungen mit der Oberfläche und benachbarten Teilchen können zusätzlich die Speicher ihre magnetischen Eigenschaften verlieren.

Einer Forschungsgruppe aus der Physikalischen Chemie an der TU Kaiserslautern und im Transregio-Sonderforschungsbereich 3MET in Zusammenarbeit mit einer Gruppe am BESSY in Berlin ist es gelungen, magnetische Momente von kleinsten Teilchen (ca. 20 Atome) unabhängig von der Umgebung in der Gasphase zu bestimmen. Darüber wurde in der Zeitschrift Physical Review Letters (2011, 107, 233401) und dazu in einem Brennpunkt-Artikel in der Zeitschrift Physik Journal (2012, 11, 22-23) vor kurzem berichtet. Den Forschern gelang es durch XMCD Messungen sowohl das magnetische Spinmoment, als auch das Bahnmoment unabhängig voneinander zu bestimmen. Das Bahnmoment wird durch die Bewegung der Elektronen verursacht und ist damit von der Struktur des Teilchens abhängig. Eine Optimierung der magnetischen Eigenschaften durch die Veränderung der Struktur kann nun an diesen kleinsten Teilchen erfolgen.

Durch eine genaue Kenntnis der magnetischen Eigenschaften des Teilchens lassen sich nun magnetischen Eigenschaften der Teilchen selbst und in Umgebung mit Oberflächen, bzw. mit anderen Teilchen studieren. Dadurch wird es ermöglicht, neue Festplatten mit 1.000fach höheren Speicherdichten gezielt zu entwickeln.

www.uni-kl.de/3met