04.05.2011

Optische Kontrolle magnetischer Effekte im Nanometer-Bereich

Ein neues Verfahren führt Magnetooptik und Plasmonik zusammen und könnte sogar in elektronischen Bauteilen eingesetzt werden.

Ein neues Verfahren führt Magnetooptik und Plasmonik zusammen und könnte sogar in elektronischen Bauteilen eingesetzt werden.

Magnetooptische Effekte, die die Wechselwirkung von Licht mit magnetischen Materialien ausnutzen, sind bislang eher für grundlegende Untersuchungen relevant. In Anwendungen spielen sie dagegen kaum eine Rolle. Über Plasmonen – elektronische Anregungen in Metallen mit Abmessungen im Nanobereich – ist während der letzten Jahre ein neuer Weg eröffnet worden, Licht auf Nanometerskalen zu konzentrieren. Damit könnten plasmonische Schaltkreise gebaut werden, die auf diesen Größenskalen neben einer elektrischen auch eine optische Kontrolle zulassen. Es wäre ideal, wenn eine solche optische Kontrolle auch für die auf Festplatten gespeicherte Information möglich wäre.

Abb.: Goldfilm auf ferromagnetischem Material (Wismut-Eisen-Granat) mit Gräben im Abstand von 100 nm, die den Goldfilm transparent für rotes Licht machen. (Bild: V. I. Belotelov et al., Nature Nanotechnology)

Auf diese Weise könnten bisher nicht mögliche Schreib- und Auslesefrequenzen bis hinauf zu einer Billion Operationen pro Sekunde erreicht werden. Dazu müsste es möglich sein, die magnetischen Speicherelemente auf solchen Festplatten mit Abmessungen im Nanometerbereich optisch zu schalten. Auch hier könnte die magnetooptische Anregung von Plasmonen ausgenutzt werden. Physikern der Technischen Universität Dortmund um Ilya Akimov ist es jetzt in Zusammenarbeit mit russischen und indischen Kollegen erstmals gelungen, ein Verfahren zu entwickeln, in dem Magnetooptik und Plasmonik zusammengeführt werden können. Die im Labor realisierten Effekte sind bereits so vielversprechend, dass ihr Einsatz in elektronischen Bauelementen in nicht allzu ferner Zukunft möglich sein sollte.

Auf Vorschlag von Vladimir Belotelov und seinen Kollegen von der Moscow State University wurden am Tata-Institute of Fundamental Research im indischen Mumbai Proben hergestellt, bei denen auf einem für rotes Licht durchlässigem ferromagnetischen Material (Wismut-Eisen-Granat) ein Goldfilm aufgebracht wurde. In den Goldfilm wurden im Abstand von einem halben Mikrometer 100 Nanometer breite Gräben eingebracht. Dadurch wird der Goldfilm, der ohne diese Gräben lichtundurchlässig wäre, in hohem Maße transparent für rotes Licht. Mehr noch, die Durchlässigkeit von Licht durch dieses Schichtfolge kann abhängig von der Magnetisierung im Ferromagneten drastisch geändert werden, bis zu tausendmal mehr als bisher erreicht, wie die entsprechenden Untersuchungen Akimov und Kollegen gezeigt haben. Weitere Verbesserungen sollten durch Optimierung der verwendeten Proben leicht möglich sein.

Technische Universität Dortmund / AL


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