Periode 2006-2009 Projektbereich A

Projektbereich A:
Spinstrukturen im Gleichgewicht

Forschungsgegenstand des Projektbereichs A unseres Sonderforschungsbereichs "Magnetismus vom Einzelatom zur Nanostruktur" ist die Abhängigkeit der statischen Spinstruktur adsorbierter Atome, Cluster, Moleküle, Nanopartikel und Nanoinseln auf Oberflächen von Details ihrer strukturellen und elektronischen Eigenschaften. Das Verständnis der Zusammenhänge ist nicht nur von rein akademischem Interesse, sondern - insbesondere aufgrund der Dominanz magnetischer Speichermedien in der Datenverarbeitung - auch von überragender Bedeutung für zukünftige nanotechnologische Anwendungen. Da Ferromagnetismus ein Kollektivphänomen darstellt und der Einfluss von Ober- und Grenzflächen bei sinkender Strukturgröße zunimmt, hängen die magnetischen Eigenschaften der Nanostrukturen kritisch von ihrer Form und ihrer Umgebung ab. Allerdings sind wir noch weit von einem detaillierten Verständnis der Zusammenhänge entfernt, welches uns letztendlich erlauben würde, für komplexe Systeme konkrete Vorhersagen zu machen oder gar Nanomagnete mit speziell gewünschten Eigenschaften zu entwerfen.

Im vergangenen Jahrzehnt wurden jedoch - u. a. durch Wissenschaftler, die an diesem Sonderforschungsbereich beteiligt sind - neue experimentelle und theoretische Methoden entwickelt oder bestehende so verfeinert, dass diese Fernziele in greifbare Nähe rücken. Im Projektbereich A sind neben einer breiten Palette von Rastersondentechniken, wie der spinintegrierten und spinaufgelösten Rastertunnelmikroskopie, der Rasterkraft- und Magnetkraftmikroskopie sowie der Rasterelektronenmikroskopie mit Polarisationsanalyse (SEMPA), auch hochsensitive flächenmittelnde experimentelle Methoden vertreten (XMCD, SQUID, MOKE), mit denen Ensembles monodisperser Nanopartikel untersucht werden können. Schließlich erlaubt insbesondere die Kombination moderner theoretischer Methoden, wie beispielsweise von ab-initio Dichtefunktional- Rechnungen mit dynamical mean field Ansätzen und Monte-Carlo Simulationen, das Verständnis auch komplexer realistischer Nanostrukturen.