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Laserstrahl wird aufgefächert
Seit vielen Jahren tüftelt das Team von Prof. Zabel an einer
Möglichkeit, mit Hilfe von Laserstrahlen das magnetische Verhalten von
kleinsten magnetischen Strukturen zu untersuchen. "Eine bekannte
optische Methode zur Untersuchung magnetischer Schichten ist der so
genannte Kerr-Effekt", erklärt Prof. Zabel die Grundlage der neuesten
Arbeiten. "Dabei wird die Polarisationsebene von Licht durch Reflexion
an einer magnetischen Schicht gedreht." Richtet man den Laserstrahl
nun auf eine Probe mit tausenden gitterförmig angeordneten
Nanomagnetinseln, wirkt sich jede dieser Inseln auf die Reflexion des
Strahls aus: Der Strahl wird an der Probe aufgefächert in den
Hauptstrahl und viele weitere Strahlen höherer Ordnung.
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Cover-Abbildung des Review
Scientific Instruments: Schema des experimentellen Aufbaus
(links) und eine magnetische Hysterese zusammen mit der
Magnetisierungsverteilung innerhalb einer Insel (rechts). |
Genaueste Berechnungen
Ob diese Strahlen höherer Ordnung ebenfalls magnetische Informationen
tragen und wenn ja welche, haben die Physiker nun untersucht. Zur
Beschreibung des Effekts nutzten sie die Fouriertransformation, eine
mathematische Funktion zur Berechnung des Frequenzspektrums von
Signalen. Mittels dieser Berechnungen lässt sich die
Magnetisierungsverteilung innerhalb einer einzigen magnetischen
Nanoinsel ganz genau darstellen. Auch Fragen nach dem Domänenzustand
innerhalb dieser Inseln und wie diese sich im Magnetfeld verändern,
können mit Hilfe der Fouriermethode beantwortet werden. Man kann somit
auch überprüfen, ob sich alle Inseln einer Probe exakt gleich
verhalten - die Voraussetzung für die Nutzung als Speichermedium.
Eine Insel mit vier Bits
Bei sehr kleinen Magnetinseln stellt sich darüber hinaus ein
magnetischer Wirbelzustand ein, der sich mit der neuen Methode nun
erstmals genau charakterisieren lässt. Abgesehen von ihrer
Drehrichtung verfügen diese Wirbel auch noch über eine Polarität, so
dass in einer einzigen solchen Nanoinsel vier Bits abgespeichert
werden könnten. "Interessant für uns ist zum Beispiel, wie der Wirbel
sich in einem äußeren Magnetfeld verhält und ob man ihn in einem
starken Magnetfeld vollständig zerstören kann", so Prof. Zabel. "Wird
dieser Wirbel wieder neu und spontan neu entstehen, wenn das
Magnetfeld abgeschwächt wird? Was sind also die Magnetfelder für die
Vernichtung und die Erzeugung von magnetischen Wirbeln? In welcher
Richtung dreht sich der Wirbel, links oder rechts herum?" Die neuen
magneto-optischen Methoden können diese Fragen beantworten.
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