Forscher erzeugen eindimensionale Ketten aus magnetischen Atomen

17. Oktober 2016, 11:57
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Sich selbst organisierende Strukturen könnten neue Impulse für die Miniaturisierung von Datenspeichern geben

Wien – Wissenschaftern ist es erstmals gelungen, auf einer Oberfläche eindimensionale Ketten aus magnetischen Atomen zu bilden. Die sich selbst organisierenden Strukturen könnten neue Impulse für die weitere Miniaturisierung von Datenspeichern bringen. Ihre Ergebnisse haben die Forscher, darunter Physiker der Technischen Universität (TU) Wien, im Fachjournal "Physical Review Letters" veröffentlicht.

Für die Erzeugung von Nanostrukturen gibt es zwei grundsätzlich verschiedene Zugänge. Bei sogenannten Top-down-Verfahren werden die Strukturen ausgehend von einer größeren Struktur gefertigt – ähnlich wie ein Bildhauer eine Skulptur aus einem Steinblock herausschlägt. Sie werden etwa in der Chipproduktion verwendet, wo mittels lithografischer Methoden die Strukturen der Schaltelemente in Siliziumoberflächen geätzt werden.

Bottom-up-Verfahren dagegen nutzen die Fähigkeit eines Systems, sich aus verschiedenen chemischen Elementen selbst zu organisieren. So führen in der aktuellen Studie die inneren Spannungen einer Iridiumoberfläche dazu, dass aufgedampfte Metallatome in Kombination mit Sauerstoffatomen nahezu perfekte eindimensionale Ketten bilden. Sie bedecken die gesamte Oberfläche, ordnen sich streng periodisch in einem Abstand von etwa einem millionstel Millimeter an und sind bis zu 500 Atome lang, ohne einen einzigen Baufehler aufzuweisen.

Unterschiedliche Materialien

Dabei beschränkten sich die Forscher um Alexander Schneider von der Universität Erlangen-Nürnberg keineswegs auf ein bestimmtes Material. Mit ein und derselben Methode ist es ihnen gelungen, Ketten aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften zu erzeugen. "Indem wir gleichzeitig unterschiedliche Metalle aufdampften, konnten wir sogar Ketten entstehen lassen, in denen sich Bereiche mit unterschiedlicher Magnetisierbarkeit abwechseln", erklärte Florian Mittendorfer vom Institut für Angewandte Physik der TU Wien, Mitautor der Studie. "Etwa magnetische Kobaltoxidbereiche, die durch nicht magnetische Kettenglieder aus Nickeloxid voneinander getrennt sind."

Auch wenn es sich dabei, wie die Forscher betonen, noch um reine Grundlagenforschung handelt, könnten ihre Ergebnisse durchaus zur weiteren Miniaturisierung von Datenspeichern beitragen. "Es wäre natürlich denkbar, die einzelnen Bereiche einer solchen Atomkette für die magnetische Speicherung von Informationsbits zu nutzen", so Mittendorfer. Allerdings sei es mit der derzeitigen Bottom-up-Methode nicht möglich, die Struktur entlang der Kette, also die Länge der einzelnen Komponenten, genau festzulegen. (APA, 17.10.2016)

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