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EPFL: Der Magnetismus gibt seine Geheimnisse nach und nach preis

Lausanne (ots) - Als Weltpremiere haben Forscher der ETHL die magnetische Energie eines auf einer Oberfläche abgelegten isolierten Atoms und äusserst kleiner Atomgruppen (Nanostrukturen) untersucht. Diese Entdeckung erlaubt die Beschreibung der Variation der magnetischen Energie während der Atom und Atom fortschreitenden Bildung von Nanostrukturen. Die Forschung wurde in Zusammenarbeit mit Italien, Frankreich und Deutschland durchgeführt. Sie bildet Gegenstand eines heute in der Fachzeitschrift «Science» veröffentlichten Artikels.

«Erstmals haben wir der Entstehung der magnetischen Anisotropie von Atomen (Eigenschaft eines Körpers oder Umfelds, in verschiedenen Richtungen ein verschiedenes Verhalten zu zeigen) beigewohnt, und es ist uns gelungen, sie zu messen», freut sich Pietro Gambardella, Assistent von Prof. Harald Brune am Institut für Nanostrukturphysik. Diese Energie wird im Allgemeinen in sehr geringem Masse bei Atomgruppen beobachtet, z.B. bei einem Stück magnetischen Metalls. Sie stellt die Fähigkeit der Magnetisierung dar, innerhalb der Struktur selbst einen Richtungswechsel vorzunehmen. Dies erklärt, weshalb die auf den magnetischen Bits einer Harddisk gespeicherten Informationen über eine sehr lange Zeitspanne hinweg stabil bleiben. Dagegen zeigt ein im Raum isoliertes Atom keine Energie der magnetischen Anisotropie, weil sein Umfeld völlig isotrop ist (i.e. die physikalischen Eigenschaften sind in alle Richtungen identisch).

200 Mal grössere magnetische Energie Die Physiker wussten bereits, dass sich die Eigenschaften eines freien Atoms von denjenigen eines aus einer bedeutenden Anzahl Atomen bestehenden Festkörpers unterscheiden. So richtete sich die Forschung auf isolierte, auf einer ebenen Oberfläche aus nichtmagnetischem Platin abgelegte Kobaltatome. Die Wissenschaftler massen bei den Atomen eine Energie der magnetischen Anisotropie, die 200 Mal grösser war als jene, die von einem Atom unter anderen Atomen in einem Kobaltkristall abgegeben wird. Beim Erhitzen der Oberfläche bildeten die Atome untereinander Gruppen von 2-40 Atomen. Die Energie der magnetischen Anisotropie verringerte sich stark, sogar schon bei einer aus nur 3 Atomen bestehenden Gruppe. Sie bewegte sich rasch auf den für Festmetalle typischen Wert zu.

Bedeutsamer Fortschritt Diese Entdeckung bildet einen bedeutsamen Fortschritt im Verständnis und der Konstruktion von Aggregaten magnetischer Atome in nanometrischem Massstab. Vielleicht inspiriert sie eines Tages Forscher auf dem Gebiet der Konzeption magnetischer Materialien mit noch leistungsfähigeren Eigenschaften als den heute bekannten.

Zusätzliche Informationen und Fotografien : Harald Brune, Professor für Nanostrukturphysik : 021 693 54 51, (am 16. Mai erreichbar unter: 079 771 75 59) Pietro Gambardella, Assistent für Strukturphysik: 021 693 33 27 Artikel in der Zeitschrift «Science»: Giant Magnetic Anisotropy of single Cobalt Atoms and Nanoparticles, Vol. 300, No. 5622 Website : http://www.epfl.ch/pressinfo/welcome.php? action=display&rep=Communiques



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