Ein gemeinsames Forschungsteam der Universitäten Osaka und Tohoku in Japan hat eine neuartige Nanofilm-Dehnungskontrolltechnologie entwickelt, die den Atomabstand magnetischer Materialien mithilfe eines flexiblen Substrats präzise steuern kann. Die in der Fachzeitschrift Applied Physics Letters veröffentlichte Forschung bietet einen neuen Ansatz für die Entwicklung funktionaler Materialien.

Forscher lagerten dünne Schichten magnetischer nanostrukturierter Materialien wie Kobalt und Nickel auf einem vorgespannten, flexiblen Substrat ab. Durch Lösen der Spannung und Kontraktion des Substrats konnten sie die Druckspannung des Dünnschichtmaterials manipulieren. Experimente zeigten, dass die resultierende magnetische Anisotropie umso stärker war, je stärker die anfängliche Dehnung des Substrats war. Mit dieser Technik gelang die Herstellung einer Doppelschichtstruktur mit senkrechter Magnetisierung, die potenzielle Anwendungen in der Entwicklung von Magnetsensoren und Dehnungsmessstreifen bietet.

Projektleiter Dr. Daiichi Chiba sagte: „Selbst Materialien, die im Wesentlichen hart sind, weisen im Nanobereich Flexibilität auf. Durch die Manipulation des Abstands zwischen den Atomen können wir die Materialeigenschaften grundlegend verändern.“ Diese Methode der In-situ-Funktionalisierung durchbricht die Grenzen traditioneller Abscheidungstechniken und bringt die Regulierung von Materialeigenschaften auf ein neues Niveau.

Diese Technologie ist nicht nur auf magnetische Materialien anwendbar, sondern kann auch auf eine Vielzahl von Materialsystemen, darunter Supraleiter, Halbleiter und Dielektrika, erweitert werden. Ihre Einfachheit und Anpassungsfähigkeit eröffnen neue Wege für die Entwicklung flexibler und energieeffizienter elektronischer Geräte und bietet potenzielle Anwendungsmöglichkeiten in der Medizin- und Gesundheitstechnik sowie in der Hardware für künstliche Intelligenz.

Das Forschungsteam sagte, dass diese Methode zur Dehnungsregulierung eine neue Entwicklungsrichtung in der Materialwissenschaft darstelle und voraussichtlich die maßgeschneiderte Entwicklung einer neuen Generation von Funktionsmaterialien fördern werde.

Weitere Informationen: T. Morita et al., Controlling magnetic anisotropy via built-in strain in thin films, Applied Physics Letters (2025). Zeitschrifteninformationen: Applied Physics Letters