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FP6

SFINX — Ergebnis in Kürze

Project ID: 505587
Gefördert unter: FP6-NMP

Gegensätzliche Eigenschaften für eine synergistische Funktion kombinieren

Die Eigenschaften von Nanomaterialien unterscheiden sich oft auf nie geahnte Weise von denen eines massiven Materials aus der gleichen Substanz. Europäische Forscher untersuchten eine völlig neue Klasse derartiger Materialien, die für magnetische Speichermedien Bedeutung haben könnten.
Gegensätzliche Eigenschaften für eine synergistische Funktion kombinieren
Das Gebiet der Nanomaterialien (in der Größe von Atomen und Molekülen) wächst rasant an. Die Entwicklung neuartiger Bauelemente hängt von der Entwicklung neuartiger Materialien ab, die in großen Mengen synthetisiert und hergestellt werden können, um das kommerzielle Potenzial ausschöpfen zu können.

Die EU-Finanzmittel des SFINX-Projekts ("Superconductivity - ferromagnetism interplay in nanostructured hybrid systems") ermöglichten europäischen Forschern die Untersuchung einer neuen Klasse von Hybrid-Nanomaterialien, in denen supraleitende und ferromagnetische Metallkomponenten vereint sind.

Ferromagneten sind Stoffe, die bei Vorhandensein eines magnetischen Felds magnetisiert werden. Supraleiter sind Materialien, die bei Abkühlung bis nahe an den absoluten Nullpunkt quasi ihren gesamten elektrischen Widerstand (Widerstand gegen den Stromfluss) verlieren. Der Widerstand ist das elektrische Gegenteil zur Leitfähigkeit. In diesem Moment werden die Materialien aufgrund des Fehlens ungepaarter Elektronen diamagnetisch bzw. nicht von einem Magnetfeld angezogen.

Somit repräsentieren supraleitende, ferromagnetische Hybridstrukturen entgegengesetzte Eigenschaften. Derartige Strukturen kommen in der Natur nur in sehr wenigen Materialien vor, deren künstliche Synthese könnte jedoch bislang nicht definierte Quanten-Grundzustände und kinetische Eigenschaften zutage fördern. Solche Eigenschaften könnten Auswirkungen auf eine nächste Generation magnetischer Speicher haben.

Die Forscher entwickelten Verfahren, um zwischen einem ferromagnetischen und einem normalen Metall und zwei ferromagnetischen Metallen Sperren zu züchten und zu steuern. Sie erzeugten supraleitende Filme mit eingebetteten magnetischen Nanoclustern, wobei sie die Koexistenz von supraleitenden und ferromagnetischen Komponenten in supraleitenden Filmen untersuchten. Überdies entwickelten die Wissenschaftler theoretische Beschreibungen der Magnetfeldabhängigkeit des Widerstands ferromagnetischer Materialien von der Magnetisierung magnetischer Cluster.

Auch ein theoretischer Rahmen für die Beschreibung der Spinabhängigkeit von Eigenschaften der ferromagnetisch-supraleitend-ferromagnetischen Strukturen sowie der supraleitend-ferromagnetisch-supraleitenden Strukturen wurde zusammengepuzzelt. Der Spin hat mit dem Drehimpuls der Elementarteilchen bei der Bewegung durch diese Bauelemente zu tun. Die Forscher stellten außerdem einige Hybrid-Mikroschaltungen her, um die Effekte experimentell zu untersuchen.

Das SFINX-Konsortium bewirkte wesentliche Fortschritte bei der theoretischen Beschreibung neuartiger supraleitend-ferromagnetischer Hybridnanostrukturen, die neue Eigenschaften zeigen. Diese basieren sowohl auf der Nanogröße der Materialien als auch auf den etwas entgegengesetzten, von Natur aus vorliegenden Eigenschaften der einzelnen Komponenten im Bezug auf elektronische und magnetische Effekte. Zukünftige magnetische Speicherbauelemente könnten somit über erweiterte Funktionalitäten auf Grundlage der Kombination der speziellen Eigenschaften ferromagnetischer und supraleitender Materialien verfügen.

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