Funktionale dünne Schichten

Exchange Bias

Im Rahmen der Grundlagenarbeit werden Abhängigkeiten der magnetischen Eigenschaften dünner, austauschgekoppelter Schichten von Wachstumsparametern sowie thermischen und Ionen-induzierten Prozessen erforscht. Der Fokus liegt dabei auf dem Verständnis der Veränderlichkeit inhärenter magnetischer Materialkonstanten, der Ausformung von Domänenstrukturen und dem Verhalten der Schichten bei Ummagnetisierungsprozessen. Anhand der Ergebnisse dieser Untersuchungen können Modelle zur vollständigen Beschreibung der statischen und dynamischen Prozesse in dünnen magnetischen Schichten neu- oder weiterentwickelt werden. 

Neuartige magnetische Materialien

Der Forschungsschwerpunkt „neuartige magnetische Materialien“ befasst sich in erster Linie mit der Erzeugung und Optimierung magnetischer Nano- und Mikrostrukturen in bis zu drei Dimensionen. Das Hauptaugenmerk liegt hierbei vor allem auf dem Design neuartiger magnetischer Streufeldlandschaften durch gezieltes Erzeugen magnetischer Domänen in austauschverschobenen Schichtsystemen, mit dem Ziel aktuelle Anwendungen zu verbessern und zu erweitern. Ein weiterer wichtiger Aspekt im Bereich „Herstellung“ ist die Erzeugung mikro- und nanoskaliger magnetischer Objekte mit definierten magnetischen Eigenschaften, welche für die jeweilige Anwendung maßgeschneidert werden können.

Anwendungen

Die Verwendung von maßgeschneiderten magnetischen Feldlandschaften oberhalb magnetisch strukturierter, austauschverschobener Dünnschichtsysteme eröffnet neuartige Ansätze zur fernsteuerbaren Manipulation von mikro- und nanoskaligen magnetischen Objekten in mikrofluidischen Anwendungen wie Lab-on-a-Chip mit Fokus einer patientennahen Diagnostik im medizinischen Bereich. Das dynamische Wechselspiel mit durchgestimmten externen Magnetfeldsequenzen ermöglicht neben der Manipulation der molekularen Selbstassemblierung die kontrollierte Anpassung von charakteristischen Bewegungseigenschaften - wie der räumlichen Orientierung und Geschwindigkeit der magnetischen Objekte - sowie die Änderung der geometrischen Gestalt neuartiger, magnetischer Hybridmaterialien. Infolgedessen können die magnetischen Objekte zu einer Vielzahl an Anwendungen von der aktiven Durchmischung mikrofluidischer Substanzvolumina über die Erkennung molekularer Spezies (bspw. krankheitsrelevante Proteine) bis hin zu deren sensorischem Nachweis in Biosensoren breitgefächert eingesetzt werden.