Moderne Computertechnologie speichert Daten immer schneller und in immer größeren Mengen, indem magnetische Muster auf entsprechende Materialien geschrieben werden. Mit Hilfe von Röntgenstrahlen konnten mehrere Forscherteams jetzt erstmals die magnetische Dynamik innerhalb der Strukturen beobachten.
Wie entstehen magnetische Domänen in sehr kleinen Strukturen? Dieser Frage ist ein Team von Wissenschaftlern aus CUI-Projektgruppen von Prof. Markus Drescher und Dr. habil. Guido Meier nachgegangen. Im Fachjournal Physical Review B berichten die Forscher über ihre Arbeit, die für die Weiterentwicklung der digitalen Datenspeicherung von Bedeutung sein kann. „Unser Experiment konnte erstmals in Echtzeit filmen, wie magnetische Domänen in sehr kleinen Strukturen entstehen“, erklärt Dr. Philipp Wessels, CUI-Forscher und Hauptautor der Studie. Möglich wurde die Arbeit durch die enge Kollaboration zwischen der Universität Hamburg und DESY.
Drei Schnappschüsse während der Ausbildung eines stabilen magnetischen Domänenmusters mit erklärender Illustration.
Die Magnetisierung ferromagnetischer Materialien ist nicht einheitlich, sondern verteilt sich auf mikroskopisch kleine Einheiten, die so genannten Domänen. Wessels: „Bislang hat noch niemand direkt in Echtzeit erfasst, wie sich eine Gleichgewichtsdomänenstruktur bildet.“ Für ihr Experiment zerstörten die Forscher daher zunächst die Domänenstruktur ihrer Probe mit intensiven Magnetfeldpulsen. Danach konnten sie mit einem eigens konstruierten Röntgenmikroskop, das zusammen mit der Gruppe von Prof. Thomas Wilhein von der Hochschule Koblenz entwickelt wurde, an DESYs Forschungslichtquelle PETRA III beobachten, wie sich das ursprüngliche Gleichgewichtsdomänenmuster erneut ausbildet. Die kurze Wellenlänge und die relativ kurzen Pulse von PETRA III ermöglichten dabei das direkte Filmen der Magnetisierungsdynamik mit einer hohen räumlichen Auflösung von einigen zehn Nanometern und einer zeitlichen Auflösung von einigen hundert Pikosekunden.
Die Visualisierung dieser Prozesse ist eine wichtige Grundlage zur Weiterentwicklung der magnetischen Datenspeicherung auf der Basis kleiner Domänen.
Siehe auch: Forscher filmen Magnetspeicher in Superzeitlupe
Originaltext:
Wessels P., Ewald J., Wieland M., Nisius T., Vogel A., Viefhaus J., Meier G., Wilhein T., and Drescher M.
“Time-resolved imaging of domain pattern destruction and recovery via nonequilibrium magnetization states”
Phys. Rev. B 90, 184417 (2014)
DOI: 10.1103/PhysRevB.90.184417