Schmalste Nord-Südpol-Distanz ist nur ein Atom breit
Forschung für magnetische Datenspeicherung bedeutsam
Die Grenze vom magnetischen Nord- zum magnetischen Südpol ist in manchen
Materialien nur ein einziges Atom breit. Das haben Wissenschaftler der
Universität Hamburg
http://www.uni-hamburg.de herausgefunden. Die Forschungsergebnisse sind
vor allem für die magnetische Datenspeicherung bedeutsam. Eine der größten
Schwierigkeiten besteht hierbei darin, zu bestimmen, wie klein ein so
genanntes magnetisches Bit sein darf - jene Fläche, die sich durch
Magnetisierung auf dem magnetischen Nord- oder Südpol mit digitalen Daten
beschreiben lässt. Je schmaler die Domänwände sind, desto mehr können die
magnetischen Domanen einander angenähert werden und um so mehr Daten passen
auf einen magnetischen Datenträger.
Magnetische Materialien bestehen aus zahlreichen kleinen Bereichen, so
genannten Domänen, die in unterschiedlicher Richtung magnetisiert sind. Wie
die Wissenschaftler in den "Physical Review Letters"
http://prl.aps.org/ berichten,
gelang ihnen der Nachweis bei der Untersuchung von Eisen-Nanodrähten. Die
Grenze zwischen den magnetischen Polen war hier nur ein Atom breit. Die
Arbeitsgruppe benutzte ein Rastertunnelmikroskop, um die magnetischen
Strukturen im atomaren Rahmen sichtbar zu machen. In den bislang untersuchten
Materialien erstreckte sich der Übergangsbereich zwischen zwei Domänen über 20
bis 300 Atomdurchmesser.
Kernresonanz-Spektroskopie wird mobil
Untersuchung nutzt den magnetischen Spin von Atomkernen
Wissenschaftler des Lawrence Berkeley National Laboratory http://www.lbl.gov
haben eine Methode entwickelt, mit der die weit verbreitete und leistungvolle
Kernresonanz-Spektroskopie (NMR) nicht nur im Labor, sondern auch mobil
eingesetzt werden kann. Bei dieser regen Radiowellen einzelne Atomkerne eines
Moleküls in einem starken Magnetfeld zum Wackeln an. Daraus kann die exakte
Zusammensetzung dieses Moleküls bestimmt werden.
"NMR ist so nützlich, weil es von beliebigen Proben eine Art
eindeutigen Fingerabdruck erstellt", beschreibt Carlos Meriles den
Vorteil dieser Methode. Da bisher jedoch ein extrem stabiles, gleichmäßiges
und starkes Magnetfeld für die Aufnahme der magnetischen Moneten von
Atomkernen wichtig ist, konnten Proben bisher nur im Labor – das heißt
"in situ" – untersucht werden. Bisherige Versuche,
NMR-Spektroskopie auch mobil – "ex situ" - in Bohrlöchern oder
sonst schwer zugänglichen Fundorten für Proben anzuwenden, schlugen wegen
der zu geringen Auflösung in einem schwächeren und ungleichförmigen
Magnetfeld fehl. Doch da in diesen bisher unbrauchbaren Spektren die gewünschte
Information, der kern-magnetische Fingerabdruck eines Moleküls, steckt,
versuchten die Forscher, diese Information wieder sichtbar zu machen.
Dazu nutzten sie nach der Anregung der Atomkerne mit den ersten Radiowellen
zwei weitere genau abgestimmte Radiosignale. Mit diesem Vorgehen konnten die
Forscher den NMR-Fingerabdruck wieder sichtbar machen. Erste Testläufe an der
Substanz Trans-2-Pentenal verliefen erfolgreich, obwohl die Qualität der
Spektren noch nicht an die Laborergebnisse heranreichte. "Wir haben
gezeigt, das hochauflösende NMR-Spektren auch mit einem stark inhomogenen
magnetischen Feld aufgenommen werden können"¸ so Meriles. Weitere
Entwicklungen von stärkeren und homogeneren mobilen Magneten kombiniert mit
dem geschickten Einsatz von Radiowellen könnten NMR-Spektroskopie zu einem äußerst
wichtigen Werkzeug für Umweltuntersuchungen oder Bohrlochanalysen direkt vor
Ort werden lassen.
