Multifunktionale Sonden für die Magnetkraftmikroskopie

• Antragsteller: Dr. Thomas Mühl
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 18162073

• Erstellungsjahr: 2017

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Rahmen des DFG-Projektes wurden Sonden und entsprechende Funktionsprinzipien für hochauflösende, hochempfindliche, quantitative und mehrdimensionale Magnetkraftmikroskopie (MFM) entwickelt. Entsprechende Sensoren wurden entworfen, deren Eigenschaften berechnet, mit Mikromanipulationstechniken präpariert und schließlich umfassend charakterisiert. Die Projektergebnisse umfassen: Bidirektionale MFM-Sonden, die durch Anregung der fundamentalen und einer höheren Biegeschwingungsordnung im Zusammenspiel mit einem spezifischen Sensordesign die gleichzeitige quantitative Messung von zwei unterschiedlichen Ableitungen von Magnetfeldkomponenten erlauben (∂Bz/∂z und ∂Bx/∂x). - Hochempfindliche MFM-Sonden auf der Basis von ferromagnetischen Nanodraht-Oszillatoren, die koresonant an konventionelle Cantilever- Oszillatoren gekoppelt sind. - MFM-Sonden, deren ferromagnetische Elemente zweidimensionale, geschlossene Bahnkurven (Lissajous-Figuren) periodisch durchlaufen. - Ein MFM-Verfahren mit experimenteller Integration des Messsignales, welches zweidimensionale Bilder von kalibrierten Feldkomponenten im Gegensatz zur üblichen Messung von Feldableitungen liefert. - Eine vielversprechende Übertragung des zunächst für MFM entwickelten koresonanten Detektionsprinzips auf die Cantilever-Magnetometrie, bei der die hohe Empfindlichkeit eines Nanodraht-Oszillators mit konventionellen Detektionsmöglichkeiten von Cantilever-Biegeschwingungen kombiniert wird.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Bidirectional quantitative force gradient microscopy, New J. Phys. 17, 013014 (2015)
  C. F. Reiche, S. Vock, V. Neu, L. Schultz, B. Büchner, and T. Mühl
  
• Introduction of a co-resonant detection concept for mechanical oxcillation-based sensors, Nanotechn. 26, 335501 (2015)
  C. F. Reiche, J. Körner, B. Büchner, and T. Mühl
  
• Employing electromechanical analogies for co-resonantly coupled cantilever sensors, J. Sens. Sens. Syst. 6, 245 (2016)
  J. Körner, C. F. Reiche, B. Büchner, T. Mühl, and G. Gerlach
  
• Signal enhancement in cantilever magnetometry based on a co-resonantly coupled sensor, Beilstein J. Nanotechnol. 7, 1033 (2016)
  J. Körner, C. F. Reiche, T. Gemming, B. Büchner, G. Gerlach, and T. Mühl