Magnetische Wände sorgen für Wirbel

  • 09. March 2018

Domänenwände in Helimagneten mit magne­tischen Wirbel­struk­turen ent­deckt.

Mal in Blasen, mal in Streifen, mal in Schlangenlinien setzen sich die Domänen ferro­magne­tischer Stoffe anein­ander. Üblicher­weise exis­tieren in einem Ferro­magneten viele Domänen mit unter­schied­licher Aus­rich­tung der Magneti­sie­rung, von­ein­ander getrennt durch Domänen­wände. Einem inter­natio­nalen Forscher­team gelang jetzt die Ent­deckung neu­artiger Domänen­wände in Heli­magneten. In Heli­magneten sind die magne­tischen Momente nicht wie beim Ferro­magneten gleich aus­ge­richtet, sondern zu einer Helix ver­dreht. Das führt zu einer perio­dischen Wieder­holung der magne­tischen Struktur. Die Forscher konnten zeigen, dass die heli­magne­tischen Domänen­wände den Korn­grenzen von Kris­tallen ähneln.

Domänenwand

Abb.: Ausschnitt einer Domänen­wand in einem Heli­magneten. Die Pfeile repräsen­tieren die Elementar­magnete, die zu einer Helix ver­dreht sind. (Bild: M. Garst, TU Dresden)

„Diese Domänenwände unterscheiden sich fundamental von den konven­tio­nellen Wänden, die man von Ferro­magneten kennt“, sagt Dennis Meier von der ETH Zürich, jetzt an der Uni Trond­heim in Norwegen. Statt­dessen treten Struk­turen auf, die ähn­lich zu Korn­grenzen in Flüssig­kris­tallen sind. „Diese Ana­logie der Domänen­wände in zwei schein­bar unter­schied­lichen Systemen ist ein gutes Beispiel für Uni­ver­sa­lität in der Natur.“

Darüber hinaus wird die Magnetisierung an diesen Wänden so ver­dreht, dass Skyr­mionen, also magne­tische Wirbel, ent­stehen. „Diese Wirbel sind ähn­lich wie Wasser­strudel sehr stabil und besitzen außer­ge­wöhn­liche Eigen­schaften, die aktuell intensiv erforscht werden“, erläutert Markus Garst von der TU Dresden. Insbe­sondere kann man sie leicht durch ange­legte elek­trische Ströme mani­pu­lieren, wodurch solche magne­tischen Struk­turen für Anwen­dungen interes­sant sind. „Auch die Domänen­wände, die wir ent­deckt haben, sollte man durch Ströme kontrol­lieren und in Bewegung setzen können. Das werden wir als Nächstes erforschen.“

TU Dresden / RK

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