Magnetischem Formgedächtnis auf der Spur
Kopplung von Struktur und Magnetismus auf Nanometerskala aufgeklärt.
Magnetische Formgedächtnismaterialien sind eine neue Materialklasse, die sich durch große magnetisch schaltbare Dehnungen von bis zu zehn Prozent auszeichnet. Die bekanntesten Legierungen mit solchen Eigenschaften bestehen aus Nickel, Mangan und Gallium bzw. aus Eisen und Palladium.
Abb.: Simulierte magnetische Domänenkonfiguration eines martensitischen Ni-Mn-Ga-Dünnfilms mit Nano-Verzwillingung. (Bild: S. G. Mayr)
Um den Einfluss von Kristallorientierungen und Verzwillingung auf die magnetischen Eigenschaften der Mikro- und Nanometerskala aufzuklären, untersuchten Forscher in Leipzig einkristalline Nickel-Mangan-Gallium-Dünnschichten. Dafür wurden diese mittels magnetischer Rasterkraftmikroskopie (MFM) charakterisiert und anschließend mit Hilfe mikromagnetischer Simulationen modelliert. „Damit ist uns ein wesentlicher Schritt im physikalischen Verständnis der Kopplung von mikromagnetischen und strukturellen Eigenschaften in miniaturisierten magnetischen Formgedächtnislegierungen gelungen“, erklärt Erstautor Alexander Jakob.
Es gelang den Wissenschaftlern zudem, die temperaturabhängige Entwicklung von Magnetismus und Struktur an den strukturellen und magnetischen Phasenübergängen ortsaufgelöst zu messen. Hier wurde eine Abweichung von der kubischen magnetokristallinen Anisotropie beobachtet, die mit Hilfe eines theoretischen Modells zum partiellen Domänenabschluss quantifiziert werden kann.
Die Resultate ebnen durch ein neues physikalisches Verständnis Wege zur Optimierung des Effekts, insbesondere in miniaturisierten Anwendungen in den Bereichen der Ingenieurwissenschaften und regenerativen Medizin.
TRM / PH
