Minimagneten bei der Entspannung zuschauen

  • 18. March 2016

Mößbauer-Spektroskopie ermöglicht simultane Beobachtung von Relaxationsmoden bei Nanopartikeln.

Magnetische Nanopartikel sind wahre Allrounder: Man verwendet sie zum Beispiel in der Krebs­therapie, in Laut­sprechern oder in Stoß­dämpfern. Doch so verschiedene Anwendungen erfordern möglichst genau eingestellte Material­eigenschaften. Forscher um Heiko Wende vom Center for Nano­integration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) haben nun analysiert, wie solche Partikel relaxen.

Abb.: TEM Aufnahme beschichteter magnetischer Nanopartikel (Bild: J. Landers et al.)

Abb.: Dank Mößbauer-Spektroskopie lässt sich gut zwischen Néel-Relaxation und solcher aufgrund Brownscher Bewegung unterscheiden. (Bild: J. Landers et al.)

Magnetische Nanopartikel kann man sich vorstellen wie kleine Kompasse: Ihre Magnetisierung hat eine Richtung, sodass es einen Nord- und einen Südpol gibt. Legt man ein magnetisches Feld an, kann man die Partikel parallel aus­richten. Das macht man sich unter anderem in der Daten­speicherung zunutze. Wird das Feld abgeschaltet, verliert sich diese gemeinsame Ausrichtung mit der Zeit wieder. Dieser Effekt wird „Relaxation“ genannt, also Entspannung.

Bei Nanopartikeln in Flüssigkeiten kann dies auf zwei Arten geschehen: Zum einen über die Brownsche Bewegung, bei der die ganzen Partikel sich im Medium bewegen. Bei sehr kleinen Teilchen von unter 30 Nanometern gibt es eine zweite Variante, die Néel-Relaxation. Hier richtet sich nur die Magnetisierung der Partikel neu aus. Ändert man nun beispielsweise die Temperatur oder das Magnetfeld, wirkt sich das auf beide Varianten unterschiedlich aus. Weiß man daher um die Art der Relaxation, so weiß man auch, wie man die Umgebungs­bedingungen verändern muss, um das gewünschte Material­verhalten zu erreichen.

Bislang sind meist umständliche Vorbereitungen nötig, um die beiden Prozesse einzeln zu untersuchen. Zur Messung der Néel-Relaxation werden die Proben beispielsweise getrocknet und sind anschließend für die weitere Anwendung oft nicht mehr zu gebrauchen. Mittels Mößbauer-Spektroskopie haben die beiden Physiker Joachim Landers und Soma Salamon nun beide Prozesse simultan untersuchen können – ohne die Probe auch nur vorzubehandeln oder gar zu zerstören. Für das Projekt haben die Forscher der UDE innerhalb des Schwerpunkt­programmes 1681 der Deutschen Forschungs­gemeinschaft mit Kollegen der Technischen Universität Braunschweig zusammengearbeitet.

UDE / DE

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  • 30. November 2017

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