Wissenschaftler untersuchen Methode zur Erforschung magnetischer Materialien

Dr. Sebastian Mühlbauer von der Technischen Universität München betreut die Kleinwinkelstreuanlage SANS-1 am MLZ. © W. Schürmann / TUM

Physiker der Universität Luxemburg und des Heinz Maier-Leibnitz Zentrums haben zusammen mit Forschungspartnern zum ersten Mal in einer umfassenden Studie dargelegt, wie unterschiedliche magnetische Materialien mithilfe von Neutronenkleinwinkelstreuung untersucht werden können. Ihre Erkenntnisse haben die Forscher um Dr. Sebastian Mühlbauer vom MLZ und Prof. Dr. Andreas Michels von der Universität Luxemburg nun in dem renommierten Wissenschaftsjournal „Reviews of Modern Physics“ der „American Physical Society“ veröffentlicht.

Vom Computer über Lautsprecher bis hin zu elektrischen Autos und Windrädern – die meisten elektronischen Geräte funktionieren mit Hilfe von Magnetismus. Um diese Technologien weiterzuentwickeln, muss man verstehen, warum magnetische Materialien bestimmte Eigenschaften aufweisen. „Entscheidend für die Eigenschaften vieler Materialien ist der Bereich zwischen einem Nanometer und einem Mikrometer. Elemente der Mikrostruktur eines Materials haben einen starken Einfluss auf die thermischen, elektrischen, magnetischen und mechanischen Eigenschaften eines Metalls,“ erklärt Andreas Michels, Associate Professor in Physics and Materials an der Universität Luxemburg und einer der Hauptautoren des Papers.

Sebastian Mühlbauer Review Die Forscher untersuchen Materialen für z.B. elektronische Geräte mit der Neutronenkleinwinkelstreuung. © S. Mühlbauer / TUM; Sebastian Mast

Die Forscher untersuchen Materialen für z.B. elektronische Geräte mit der Neutronenkleinwinkelstreuung. © S. Mühlbauer / TUM; Sebastian Mast

Die vielleicht wichtigste Methode, um die Vorgänge auf dieser Ebene zu untersuchen, ist die Neutronenkleinwinkelstreuung. „Aufgrund der magnetischen Wechselwirkung der Neutronen und gleichzeitig der Möglichkeit auch Volumenproben zu untersuchen, ist magnetische Neutronenkleinwinkelstreuung eine einzigartige Messtechnik zur Aufklärung von Magnetismus auf der Nanoskala“, sagt Dr. Sebastian Mühlbauer, Instrumentverantwortlicher an der Kleinwinkelstreuanlage SANS-1 des MLZ und Erstautor der Veröffentlichung.

Im Mittelpunkt des Review Paper, das in Zusammenarbeit mit Forschern der TU München, Universität Luxemburg, der University of Notre Dame, der University of Minnesota, des Institut Laue-Langevin, der Universität zu Köln, des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorfs, ABB in den USA, General Numerics in Jena und des Helmholtz-Zentrums Geesthacht entstanden ist, steht die Analysetechnik. „Wir haben zum ersten Mal umfassend untersucht, welche breite Klasse von Materialien man mit der Neutronenstreutechnik erforschen kann“, so Andreas Michels. „Wir befassen uns unter anderem mit Supraleitern, Permanentmagneten, Formgedächtnislegierungen, Ferrofluiden – nahezu das ganze Spektrum an magnetischen Materialien von konkreten Anwendungen bis hin zu grundlegender Forschung in der Festkörperphysik.“

Die Ergebnisse der Arbeit können von Physikern und Materialforschern genutzt werden, die sich einen Überblick über die Bandbreite der Anwendungsmöglichkeiten der Neutronenstreutechnik verschaffen wollen, aber auch von Ingenieuren, die Prognosen über Belastbarkeit, Abnutzung und Eigenschaften von Materialien unter sich wandelnden Bedingungen erstellen möchten.

Textvorlage: Universität Luxemburg