Die möglichen Anwendungsbereiche liegen bei Technologien wie hoch miniaturisierten Datenspeicher und Sensoren.

Am Institut für Physik der Universität Graz betreibt ein Team unter Univ.-Prof. Heinz Krenn Grundlagenforschung in einem Bereich, der den Informationstechnologien eine weitere Runde der Miniaturisierung bescheren könnte: Die Wissenschafter befüllen poröses Siliziummaterial galvanisch mit Nickel, dabei entstehen regelmäßige Nickeldrähte mit einem Durchmesser von 60 Nanometer, das entspricht etwa dem Tausendstel des Durchmessers eines menschlichen Haares. Auf einem Quadratzentimeter Siliziumchip lassen sich so 10.000 mal 10.000 Nickel-Nanodrähte unterbringen.

„Weil ein Nano-Draht so eng neben dem anderen liegt, koppeln sie magnetisch miteinander“, erläutert Krenn. „Wir untersuchen nun, wie die Kopplung den Magnetisierungszustand beeinflusst, wobei die Probe magnetisiert bzw. einer elektrischen Spannung oder einer Beleuchtung unterworfen wird.“ Diese Untersuchungen müssen in der Nähe des absoluten Temperatur-Nullpunkts mit Hilfe eines so genannten SQUID-Magnetometers (SQUID = Supraleitungsquanteninterferenzdetektor) durchgeführt werden, weil bei Raumtemperatur die Brownsche Molekularbewegung die Magnetisierung ändern oder löschen würde.

Elektronenmikroskopische Aufnahme von Nickel-Nanodrähten in porösem Silizium, Vergrößerung x100.000 (Aufnahme: Zentrum für Elektronenmikroskopie, TU Graz)

Optische Beeinflussung von Nanomagneten. Ziel der Forschungen ist es, die magnetischen Eigenschaften der Nanodrähte bewusst durch elektrische Kontaktierung steuerbar zu machen – damit würde sich ein breites Feld an Einsatzmöglichkeiten eröffnen. An erster Stelle steht dabei natürlich eine Revolution der Speichertechnologien: Auf einem Plättchen von 3 mal 3 cm ließe sich eine Datenmenge von einem Terabyte (1000 Gigabyte) speichern – und das völlig ohne anfällige Mechanik, wie sie Festplattenspeicher erfordern. Ebenso denkbar ist die Anwendung in hoch sensiblen und miniaturisierten Sensoren für hohe Magnetfelder.
Dafür müsse allerdings erst eine Reihe von Voraussetzungen geschaffen werden – von der bewussten Positionierung und Kalibrierung der Drähte bis hin zur Beherrschbarkeit der Effekte auch bei Raumtemperatur, erteilt Krenn allzu euphorischen Schlussfolgerungen eine Absage – nicht ohne auf weitere viel versprechende Ergebnisse hinzuweisen, auf die das Grazer Forscherteam bei seinen Untersuchungen gestoßen ist: „Wir vermuten, dass wir die Magneteigenschaften der Nickeldrähte nicht nur elektrisch, sondern auch durch Licht beeinflussen können – ein Effekt, der mit den bisher zur Verfügung stehenden Methoden nur äußerst schwer zu realisieren war.“

Christian Stenner