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Kurznachrichten Januar 2006

Theoretisches Modell für neue elektronische Datenspeicher-Materialien

Der Datenspeicher der Zukunft könnte aus Materialien bestehen, deren strukturelle Phase sich leicht wechseln lässt, zum Beispiel durch elektrischen Strom. Prof. Stefan Blügel vom Forschungszentrum Jülich und Prof. Matthias Wuttig von der RWTH Aachen beschreiben in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Nature Materials, wie sich die Phase konkret auf die elektrischen Eigenschaften des Materials auswirkt. Ihre theoretischen Rechnungen belegen, dass zwei energetisch ähnliche, aber strukturell unterschiedliche Phasen die Eigenschaften des Materials bestimmen. Dieses Ergebnis liefert einen ersten Hinweis, wie sich in Zukunft neue Speichermaterialien auf dem Rechner statt im Labor entwickeln lassen.

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Lit.: Unravelling the interplay of local structure and physical properties in phase-change materials, W. Welnic et al, Nature Materials 5, 56-62, 2006


Hochaufgelöste Kernspinmessung im Erdmagnetfeld

Über eine "revolutionäre Technik, die das Erdmagnetfeld für Kernspin-Spektroskopie (NMR) ausnutzt", berichtet die Zeitschrift Nature Physics in ihrer Februar-Ausgabe. Dem Forscherteam um Dr. Stephan Appelt vom Forschungszentrum Jülich gelang es, eine Methode zu entwickeln, um hochaufgelöste Kernspinspektren verschiedener Moleküle aufzunehmen, ohne dabei teure und schwere supraleitende oder Elektromagneten einzusetzen. In Nature Physics berichten sie nun von ihren Experimenten mit Molekülen, die Wasserstoff, Lithium, Fluor oder Silizium enthalten. Nur mit Hilfe des Erdmagnetfeldes gelang es ihnen, das Spektrum von beispielsweise Tetramethylsilan (Si(CH3)4) mit einer mehr als zehnmal besseren Auflösung zu bestimmen als vergleichbare Messungen mit einem Hochfeldsupraleiter. "Dieser simple Ansatz könnte zu einer neuen Generation von preiswerten und mobilen NMR-Spektrometern führen", berichtet Nature Physics weiter. Mögliche Anwendungen liegen in der mobilen chemischen Analyse von kleineren Molekülen bzw. von Makromolekülen sowie von Proben vor Ort, etwa bei der Suche nach Erdöl.

Lit.: Chemical analysis by ultrahigh-resolution nuclear magnetic resonance in the Earth's magnetic field, S.Appelt at al, Nature Physics advance online publication, 22 January 2006 (doi:10.1038/nphys211)

2006-01-30-Kurznachrichten_P1010347_klein_470x470_JPGMit wenigen Geräten können Jülicher Wissenschaftler hochaufgelöste Kernspinmessungen machen. Der Probenhalter (links) dient der Vormagnetisierung der Probe, während die Erdfeldspule (Mitte) die eigentliche Messung übernimmt. Die NMR-Elektronik (rechts) passt in einen handlichen Kasten.
Quelle: Forschungszentrum Jülich


2006-01-30-Kurznachrichten_P1010380_klein_470x470_JPGDie Jülicher Forscher (von links: Dr. Stephan Appelt, Dr. Wolfgang Häsing, Dr. Holger Kühn und Ulrich Sieling) testen ihr NMR-Gerät außerhalb des Labors.
Quelle: Forschungszentrum Jülich


Gaede-Preis 2006 geht an Dr. Stefan Heinze

Für seine Arbeiten über die Theorie des spinpolarisierten Rastertunnelmikroskops (SP-RTM) erhält Dr. Stefan Heinze den Gaede-Preis der Deutschen Vakuumgesellschaft. Der theoretische Physiker entwickelte ein Modell des Abbildungsprozesses von antiferromagnetischen Schichten, welches später durch SP-RTM-Experimente an der Universität Hamburg verifiziert wurde. Dr. Stefan Heinze diplomierte (1997) und promovierte (2000) in enger Zusammenarbeit mit der Gruppe von Prof. Stefan Blügel vom Forschungszentrum Jülich, der bereits in den 80-er Jahren die Existenz von antiferromagnetischen Schichten mittels Simulationen auf den Jülicher Superrechnern vorhersagte.

Dr. Heinze ging 2001 als Emmy-Noether-Stipendiat der DFG an das IBM Thomas J. Watson Research Center (USA), bevor er 2003 eine Juniorprofessur an der Universität Hamburg annahm. Mit dem Forschungszentrum Jülich verbinden ihn jahrelange gemeinsame Forschungsarbeiten auf dem Gebiet SP-RTM. Der Gaede-Preis ist mit 7 000 Euro dotiert und wird jährlich von der Deutschen Vakuumgesellschaft an junge Wissenschaftler vergeben. Die Preisverleihung findet auf der Frühjahrstagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft im März 2006 in Dresden statt.

2006-01-30-Kurznachrichten_cover2_hires_kleinQuelle: Grafik: Stefan Heinze

Die magnetische Metallspitze (goldener Kegel) eines spinpolarisierten Rastertunnelmikroskops (SP-RTM) rastert die magnetische Struktur auf atomarer Skala ab. Die roten und grünen Kugeln stellen Manganatome dar, die sich nur durch die Ausrichtung ihrer magnetischen Momente (Pfeile) unterscheiden. Eine solche theoretisch vorhergesagte zweidimensionale antiferromagnetische Struktur konnte erst durch SP-RTM experimentell nachgewiesen werden. Das (grauskalierte) Höhenprofil zeigt das von Stefan Heinze berechnete SP-RTM Bild, das später experimentell bestätigt wurde. Die Existenz dieser Schichten wurde bereits in den 80-er Jahren durch Supercomputer-Rechnungen im Forschungszentrum Jülich vorhergesagt.


S_Heinze_jpgQuelle: privat

Dr. Stefan Heinze schrieb seine Diplom- und später auch Doktorarbeit in enger Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Blügel am Forschungszentrum Jülich.


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