Fakultät für Physik

Nanoskalige magnetischen Systemen

Die Arbeitsgruppe von Prof. Michael Farle beschäftigt sich mit nanoskaligen magnetischen Systemen. Hierbei werden sowohl statische als auch dynamische (10 Pikosekunden bzw. bis zu 24 GHz) Untersuchungen durchgeführt. So wurden beispielsweise im Rahmen eines EU-geförderten Projekts neue Konzepte für Seltene Erd-freie Permanentmagnete mit dem Ziel entwickelt, deren magnetisches Energieprodukt zu steigern und damit den Weg zu neuen energiesparenden Anwendungen (Elektromotoren, -generatoren) zu ebnen. So konnten Kobalt/Nickel Nanostäbchen chemisch und CoFe Nanodrähte elektrochemisch synthetisiert werden, die nach geschickter weiterer Behandlung deutlich erhöhte magnetische Härten zeigten. In weiteren Studien wurden Heusler Legierungen erzeugt, in denen 2 nm große Ausscheidungen mit ferromagnetischer Schale und paramagnetischem Kern eingebettet in einer antiferromagnetischen Matrix eine Koerzitivfeldstärke von über 5 T zeigen. Diese starke Fixierung (pinning) und deren geometrische Vorzugsrichtung kann eingestellt werden und ist thermisch und magnetisch nicht flüchtig.  Als drittes Materialsystem wurden sogenannte MAX Phasen, nano-laminierte magnetische Werkstoffe untersucht, die eine neue magnetische Werkstoffklasse darstellen, die erstmalig in 2014 entdeckt worden sind.  Neben diesen materialwissenschaftlichen Arbeiten wurden auch Untersuchungen zur Anwendung von magnetischen Hybrid- und Nanoteilchen in biomedizinischen Anwendungen wie Hyperthermie durchgeführt. Hierbei wurden in internationalen Kooperationen (DAAD-gefördert) Nanopartikel mit rekordverdächtigen Parametern für medizinischen Anwendungen entwickelt.

Die hergestellten Eisenoxid und Ferrit Nanopartikel wurden unter Berücksichtigung ihrer Biokompatibilität in Durchmesser und Zusammensetzung so hergestellt, dass möglichst viel Wärme durch magnetische Wechselfelder erzeugt werden kann. In einem zukunftweisenden Projekt konnte gezeigt werden, dass magnetische Resonanzabsorption an der Grenzfläche von magnetischen Kontrastmitteln sowohl als sogenannter „Spin current detector” als auch „kontaktfreier Temperatursensor“ für die Erwärmung von Nanopartikeln in vitro genutzt werden könnte.