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04.12.2017 | Materialentwicklung | Nachricht | Onlineartikel

Material mit vielfältigen Eigenschaften

Autor:
Nadine Klein

An der Universität Konstanz wurde ein Verfahren zur Synthetisierung von Europium(II)-Oxid-Nanopartikeln entwickelt – einem für die Datenspeicherung und den Datentransport wichtigen ferromagnetischen Halbleiter.

In einer interdisziplinären Zusammenarbeit ist es im Sonderforschungsbereich (SFB) an der Universität Konstanz gelungen, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem Nanopartikel von Europium(II)-Oxid (EuO) hergestellt werden können, einem ferromagnetischen Halbleiter. Ferromagnetische Halbleiter gehören zu den vielversprechenden funktionalen Materialien, die aufgrund ihrer Eigenschaften auf dem Gebiet der Spin-basierten Elektronik einsetzbar sind. Spintronik ist für die Informationsspeicherung und den Informationstransport von entscheidender Bedeutung.

Die Methode umfasst einen zweistufigen Prozess. Im ersten Schritt wird ein Hybridmaterial aus organischen und anorganischen Komponenten hergestellt, das bereits die gewünschte anisotrope Form besitzt. Anisotrop bedeutet, dass die Form sowie die magnetischen, optischen oder elektronischen Eigenschaften nicht in alle Raumrichtungen des Partikels gleich sind. Das bedeutet wiederum, dass nicht nur die neuen und oftmals verbesserten Eigenschaften nanostrukturierter Materialien, sondern darüber hinaus auch die durch Anisotropie zusätzlichen Eigenschaften erforscht werden können. Im nächsten Schritt wird das Hybridmaterial mit Europium-Dampf behandelt, wobei es sich chemisch in EuO umwandelt.

Trennung von Strukturkontrolle und chemischer Umwandlung

Darüber hinaus konnte in einem weiteren Schritt gezeigt werden, dass die magnetischen Eigenschaften des Halbleiters tatsächlich mit der Form seiner Nanostrukturierung zusammenhängen beziehungsweise mit der Anisotropie. "Das Besondere an diesem Prozess ist die Trennung von Strukturkontrolle und chemischer Umwandlung. Wir können aus demselben Material verschiedene Formen gewinnen, indem wir über die Prozessführung die Form beeinflussen, und bekommen immer das Material in der Form heraus, wie wir es brauchen", erläutert Bastian Trepka, Mitarbeiter der Arbeitsgruppe Anorganische Funktionsmaterialien, in der die Nanopartikel synthetisiert wurden. Wobei es sich im Fall des Europium(II)-Oxids um eine topotaktische Nanotransformation handelt, bei der die Kristallrichtung gleichbleibt: Vor und nach der Behandlung sind es Hohlröhren. "Ein intelligentes Material mit sehr vielen Eigenschaften", charakterisiert Trepka EuO. "Wenn sich eine Änderung von Eigenschaften ergibt, lässt sich das sehr leicht erklären, weil die Kristallstrukturen vorgegeben sind." Also ideal für die Grundlagenforschung. Die Ergebnisse des Forschungsverbunds sind in der Ausgabe des Wissenschaftsjournals Advanced Materials vom 20. November 2017 erschienen.

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Die Hintergründe zu diesem Inhalt

2017 | OriginalPaper | Buchkapitel

Halbleiter

Quelle:
Materialien der Elektronik und Energietechnik

2017 | OriginalPaper | Buchkapitel

Kollektiver Magnetismus

Quelle:
Theoretische Festkörperphysik Band 2

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