Magnetische Wände sorgen für Wirbel
Domänenwände in Helimagneten mit magnetischen Wirbelstrukturen entdeckt.
Mal in Blasen, mal in Streifen, mal in Schlangenlinien setzen sich die Domänen ferromagnetischer Stoffe aneinander. Üblicherweise existieren in einem Ferromagneten viele Domänen mit unterschiedlicher Ausrichtung der Magnetisierung, voneinander getrennt durch Domänenwände. Einem internationalen Forscherteam gelang jetzt die Entdeckung neuartiger Domänenwände in Helimagneten. In Helimagneten sind die magnetischen Momente nicht wie beim Ferromagneten gleich ausgerichtet, sondern zu einer Helix verdreht. Das führt zu einer periodischen Wiederholung der magnetischen Struktur. Die Forscher konnten zeigen, dass die helimagnetischen Domänenwände den Korngrenzen von Kristallen ähneln.
Abb.: Ausschnitt einer Domänenwand in einem Helimagneten. Die Pfeile repräsentieren die Elementarmagnete, die zu einer Helix verdreht sind. (Bild: M. Garst, TU Dresden)
„Diese Domänenwände unterscheiden sich fundamental von den konventionellen Wänden, die man von Ferromagneten kennt“, sagt Dennis Meier von der ETH Zürich, jetzt an der Uni Trondheim in Norwegen. Stattdessen treten Strukturen auf, die ähnlich zu Korngrenzen in Flüssigkristallen sind. „Diese Analogie der Domänenwände in zwei scheinbar unterschiedlichen Systemen ist ein gutes Beispiel für Universalität in der Natur.“
Darüber hinaus wird die Magnetisierung an diesen Wänden so verdreht, dass Skyrmionen, also magnetische Wirbel, entstehen. „Diese Wirbel sind ähnlich wie Wasserstrudel sehr stabil und besitzen außergewöhnliche Eigenschaften, die aktuell intensiv erforscht werden“, erläutert Markus Garst von der TU Dresden. Insbesondere kann man sie leicht durch angelegte elektrische Ströme manipulieren, wodurch solche magnetischen Strukturen für Anwendungen interessant sind. „Auch die Domänenwände, die wir entdeckt haben, sollte man durch Ströme kontrollieren und in Bewegung setzen können. Das werden wir als Nächstes erforschen.“
TU Dresden / RK
