Erforschen der Messung der kernmagnetischen Resonanz (NMR) als Methode für die moderne Materialforschung

• Antragstellerin: Dr. Sabine Wurmehl
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 397409592

Eine der Herausforderungen moderner Materialforschung ist das Verständnis und die Kontrolle von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen, um spezifische Funktionen magnetischer Materialien maßzuschneidern. Dies erfordert eine gründliche Analyse der Struktur und folglich der Eigenschaften und ist besonders wichtig, wenn die Struktur eines gegebenen Materials mit dem Ziel modifiziert wird, die Eigenschaften zu verändern, z.B. durch Glühen, Ionenbestrahlung, Substitution im Gitter oder durch Nanoskaligkeit der Materialien. Dieses Projekt zielt darauf ab, die Grenzen der Messung der kernmagnetischen Resonanz (NMR) auszuloten, um strukturelle, magnetische und elektronische Modifikationen ausgewählter funktioneller magnetischer Materialien auf lokaler Ebene zu untersuchen und das NMR-Verfahren weiter voranzutreiben.Während dieses Projektes werden wir NMR als Kontrollinstrument von Veränderungen im Material erforschen; dazu werden vier ausgewählte Parameter verwendet, um Struktur und Eigenschaften zu modifizieren, und damit die NMR-Technik herauszufordern:(1) wir werden Ionenbestrahlung anwenden, um die Ordnung und die magnetischen Eigenschaften verschiedener funktioneller intermetallischer Materialien zu verändern, die (a) eine hohe Spinpolarisation (Co2MnSi) zeigen, (b) eine starke Wechselwirkung zwischen Struktur und magnetischen Eigenschaften (Fe60Al40) und (c) magnetokalorische Eigenschaften (Fe-Rh) besitzen. Der Einfluss der Ionenbestrahlung ist lokal und deshalb schwierig zu untersuchen. Wir werden erforschen in welchem Ausmaß NMR in der Lage ist, die Veränderungen im Material aufzulösen (Ziel 1), (2) wir werden die Auswirkung von Glühen auf die Eigenschaften von MnN-Filmen untersuchen. Hier kombinieren wir drei Aspekte der NMR, nämlich, die Untersuchung der (lokalen) Struktur sowohl von MnN als auch von der benachbarten Co-Fe-Schicht, die Untersuchung der lokalen magnetischen Eigenschaften durch Messung der NMR rf-Leistung und die Untersuchung der Grenzfläche zwischen MnN und Co-Fe (Ziel 2),(3) wir werden die Entwicklung von Eigenschaften und insbesondere des halbmetallischen Grundzustand in einer Substitutionsreihe Co2MnAlxSi1-x untersuchen, um (a) zu klären, ob eine statistische Verteilung von Substitutionsatomen vorliegt oder eine präferentielle Ordnung bzw. lokale Entmischung. Wir werden außerdem prüfen, ob darüberhinaus Unordnung im Gitter eine Rolle spielt und wir werden die Veränderungen in der elektronischen Struktur durch die Substitution durch die Spin-Gitter-Relaxation messen (Ziel 3), (4) Wir werden magnetische intermetallische Materialien in Form von Nanomomaterialien untersuchen; hier interessiert besonders, ob NMR die Veränderungen in Struktur und den lokalen magnetischen Eigenschaften in solchen Nanomaterialien auflösen kann (Ziel 4).Kernmagnetische Resonanz (NMR) ist ein vielseitiges und empfindliches Labor-basiertes Verfahren, die Grenzen der Methode in der modernen Materialforschung werden in diesem Projekt ausgelotet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen