Neues Wunder-Material für Datenspeicher

Mit multiferroischen Materialien ließen sich künftig winzige magnetische Speicher realisieren. Bismutferrit ist dafür ein vielversprechender Kandidat. Forscher der Uni Basel haben nun die Eigenschaften dieses Materials entschlüsselt und damit den Weg für seinen künftigen Einsatz geebnet.

Bismutferrit gehört zu den sogenannten Multiferroika, die sowohl auf elektrische als auch auf magnetische Felder reagieren. Das macht sie zu Kandidaten für Nanometer-kleine und besonders effiziente magnetische Speicher, die sich mit elektrischen Feldern entschlüsseln und verändern können. Bismutferrit ist besonders attraktiv dafür, da es die elektrischen und magnetischen Eigenschaften bei Raumtemperatur besitzt.

Größte Herausforderung erstmals geschafft

Die magnetische Anordnung im Inneren dieses Materials ließ sich jedoch bisher nicht auf Nanometer-Ebene darstellen - eine wichtige Information für den künftigen Einsatz dieses Multiferroikums. Physikern der Uni Basel gelang es nun zusammen mit französischen Kollegen, die magnetische Ordnung eines dünnen Bismutferrit-Films abzubilden, wie die Hochschule in einer Aussendung mitteilte. Davon berichteten die Forscher im Fachblatt "Nature".

Dies gelang dank spezieller Quantensensoren, die Patrick Maletinsky und sein Team von der Universität Basel entwickelt haben. Sie bestehen aus winzigen, einkristallinen Diamanten mit einer entscheidenden Lücke im Kristallgitter. In dieser kreisen einzelne Elektronen, deren Spin empfindlich auf äußere magnetische und elektrische Felder reagiert - woraus sich Informationen über diese Felder in einer Auflösung von wenigen Nanometern lesen lassen.

Erkenntnisse machen zuversichtlich

Durch diese Messungen konnten die Wissenschafter zeigen, dass Bismutferrit eine spiralförmige magnetische Anordnung besitzt. Zwei übereinanderliegende Elektronenspins seien dabei gegenläufig orientiert und rotierten leicht verdreht im Raum - und nicht wie bisher gedacht in einer Ebene, schrieb die Uni Basel. Die Forscher um Maletinsky hoffen, mit den neuen Erkenntnissen und der Methodik die Erforschung dieser Materialien für künftige Datenspeicher weiter voranzutreiben.