Von Dublin nach Berlin mit einem Humboldt-Forschungsstipendium
Dr. Katarzyna Siewierska kommt als Postdoc-Humboldt-Forschungsstipendiatin in die Gruppe von Prof. Alexander Föhlisch. © Privat
Dr. Katarzyna Siewierska kommt als Postdoc-Humboldt-Forschungsstipendiatin in die Gruppe von Prof. Alexander Föhlisch. Sie hat am Trinity College in Dublin, Irland, promoviert und will in den nächsten zwei Jahren an BESSY II die elektronische Struktur und die Spindynamik von halbmetallischen dünnen Filmen untersuchen. Ein besseres Verständnis dieser spintronischen Materialklasse könnte den Weg in eine „grüne“ energieeffiziente Informationstechnologie bereiten.
Ihr Projekt beschreibt Katarzyna Siewierska selbst so:
Ein Traummaterial für die Spintronik hätte ein geringes bzw. kein Netto-magnetisches Moment, keine Streufelder, eine hohe Resonanzfrequenz, eine geringe Dämpfung und wäre zu 100 % spinpolarisiert. Damit würde es die besten Eigenschaften eines metallischen Ferromagneten und eines Antiferromagneten in sich vereinen und hätte das Potenzial, die magnetische Datenspeicherung und Datenübertragung zu revolutionieren. Solche Materialien werden als Nullmoment-Halbmetalle (ZMHM) bezeichnet. Diese neue Materialklasse wurde 1995 theoretisch vorhergesagt, aber es dauerte fast 20 Jahre, bis das erste Mitglied, Mn2RuxGa, im Jahr 2014 nachgewiesen wurde.
Bislang sind die wenigen anderen Beispiele für ZMHM alle Heusler-Legierungen auf Mangan-Basis, was die entscheidende Rolle von Mangan für die wünschenswerten Eigenschaftskombination verdeutlicht. Es ist von großem Interesse zu verstehen, warum dies so ist.
Die auf Synchrotronstrahlung basierenden Techniken an BESSY II ermöglichen Einblicke in die elektronischen und magnetischen Eigenschaften spintronischer Materialien, da sie empfindlich auf Spin und Kristallstruktur reagieren und zudem elementspezifisch sind.
In dieser Arbeit werden wir die Expertise an BESSY II im Bereich der resonanten inelastischen Röntgenstreuung (RIXS) mit den ZMHM-Dünnschichten kombinieren, die ich während meiner Doktorarbeit am Trinity College Dublin (TCD) hergestellt und untersucht habe. Ziel ist es, die halbmetallische Bandstruktur von MRG zu bestätigen, die Spin-Gitter-Relaxation zu erforschen und die Magnon-Anregungen zu untersuchen, um Informationen über ihre Dispersion und die Energie der ferrimagnetischen Resonanzmoden zu erhalten.
- Katalyseforschung mit dem Röntgenmikroskop an BESSY IIAnders als in der Schule gelernt, verändern sich manche Katalysatoren doch während der Reaktion: So zum Beispiel können bestimmte Elektrokatalysatoren ihre Struktur und Zusammensetzung während der Reaktion verändern, wenn ein elektrisches Feld anliegt. An der Berliner Röntgenquelle BESSY II gibt es mit dem Röntgenmikroskop TXM ein weltweit einzigartiges Instrument, um solche Veränderungen im Detail zu untersuchen. Die Ergebnisse helfen bei der Entwicklung von innovativen Katalysatoren für die unterschiedlichsten Anwendungen. Ein Beispiel wurde neulich in Nature Materials publiziert. Dabei ging es um die Synthese von Ammoniak aus Abfallnitraten.
- BESSY II: Magnetische „Mikroblüten“ verstärken Magnetfelder im ZentrumEine blütenförmige Struktur aus einer Nickel-Eisen-Legierung, die nur wenige Mikrometer misst, kann Magnetfelder lokal verstärken. Der Effekt lässt sich durch die Geometrie und Anzahl der „Blütenblätter“ steuern. Das magnetische Metamaterial wurde von der Gruppe um Dr. Anna Palau am Institut de Ciencia de Materials de Barcelona (ICMAB) mit Partnern aus dem CHIST-ERA MetaMagIC-Projekts entwickelt und nun an BESSY II in Zusammenarbeit mit Dr. Sergio Valencia untersucht. Die Mikroblüten ermöglichen vielfältige Anwendungen: Sie können die Empfindlichkeit magnetischer Sensoren erhöhen, die Energie für die Erzeugung lokaler Magnetfelder reduzieren, und am PEEM-Messplatz an BESSY II die Messung von Proben unter deutlich höheren Magnetfeldern ermöglichen.
- Georg-Forster-Forschungsstipendiat untersucht PhotokatalysatorenDr. Moses Alfred Oladele arbeitet in einem gemeinsamen Projekt mit der Gruppe von Dr. Matt Mayer, HZB, und Prof. Andreas Taubert, Universität Potsdam, an innovativen Photokatalysatoren zur Umwandlung von CO2 mit Licht. Der Chemiker von der Redeemer‘s University in Nigeria, kam mit einem Georg-Forster-Forschungsstipendium der Alexander von Humboldt-Stiftung nach Berlin und wird zwei Jahre am HZB forschen.