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Forschungszentrum Jülich - Forschen in Jülich 2_2012

2 | 2012 Forschen in Jülich Für Klimamodelle sind Mischphasenwolken – zusammen- gesetzt aus Eiskristallen und Wassertropfen – von großer Bedeutung. Ihre Eigenschaften sind jetzt Inhalt der VerDI- Kampagne (Vertical Distribution of Ice in Arctic Clouds). Koordiniert durch die Universität Leipzig ist das For- schungsflugzeug „Polar 5“ im April von der kanadischen Stadt Inuvik in die Arktis gestartet. Mit an Bord das Spekt- rometer NIXE-CAPS, mit dem Wissenschaftler des For- schungszentrums Jülich die Wolkenpartikel untersuchen. Wolken halten zum einen die Wärmestrahlung der Erde in der Atmosphäre, zum anderen reflektieren sie die Son- nenstrahlung und kühlen dadurch die Erde. Die Größe der Effekte hängt in Mischphasenwolken vor allem von deren Eis-Anteil ab. Genau diesen misst NIXE-CAPS: Mit einem Laser bestimmt es die Größe jedes einzelnen Wolken­ partikels und kann außerdem Wassertropfen von Eiskris- tallen unterscheiden. Dies lässt Rückschlüsse auf den Grad der Vereisung der Wolke zu. Flug in eisige Wolken NACHRICHTEN 5 Wie lassen sich Computerdaten künftig sicher speichern und auslesen, wenn Rechner immer kleiner werden? Forscher aus Jülich, Hamburg und Kiel schla- gen vor, die magnetischen Mo- mente in Ketten aus Eisenatomen zu nutzen. Damit lassen sich Informationen im Nanobereich transportieren, und zwar schnell, energiesparend, in einem breiten Temperaturbereich und robust gegenüber äußeren Magnetfeldern. Computer speichern Daten bisher in magnetischen Domä- nen auf der Festplatte, den Bits. Liegen die Bits aber zu eng beieinander, überlappen ihre magnetischen Felder und das Ein- schreiben und Auslesen der Daten funktioniert nicht mehr. Um neue Funktionalitäten möglich zu machen, müssen Computer- bauteile daher weiter schrumpfen. „Spinspiralen“ könnten eine Alternative bieten für den Daten- transport in kleinsten Dimensionen – und es zukünftig erlauben, Informationen dichter zu komprimieren. Forscher bezeichnen so die spiralförmige Anordnung der magnetischen Eigenschaf­ten (Spins) in Ketten aus Eisenatomen. Verbindet man diese an einem Ende mit einem magnetisierten Objekt, lässt sich am anderen En- de, wenige Atome und bis zu drei hunderttausendstel Millimeter entfernt (30 Nanometer), dessen magnetische Ausrichtung ab­ lesen. Diese Informationsweitergabe ist vergleichbar mit einer Schraube: Die Eisenatome sind die Schraube, die Spins das Ge- winde. Dreht man am Kopf der Schraube, pflanzt sich die Dre- hung bis in die Spitze fort und die Stellung des Schrauben­kopfs gibt Auskunft über die Position der Spitze. :: „Spinspiralen“ für die Rechner der Zukunft Prof. Christian Kumpf und seine Mitarbeiter erforschen am Jülicher Peter Grünberg Institut das Potenzial orga- nischer Molekülschichten. Organische Halbleiter werden zunehmend in Smart- phones und Fernsehgeräten eingesetzt, zum Beispiel als organische Leuchtdioden (OLED). Ihre Vorteile ge- genüber herkömmlichen Materialien: Sie lassen sich günstig herstellen, flexibel formen und sind äußeren Einflüssen gegenüber relativ unempfindlich. Im Prinzip könnten sie künftig sogar einfach auf Plastikfolien auf- gedruckt werden. Viele grundlegende Eigenschaften der neuen Generation der Halbleiter-Elektronik sind aber bisher noch nicht im Detail verstanden. Jülicher Physiker haben nun eine unerwartet starke Bindung zwischen den organischen Schichten entdeckt, welche die Grundlage der neuartigen elektronischen Bauele- mente bilden. Dieses Wissen könnte helfen, die Effi­ zienz der organischen Halbleiter gezielt zu steigern. Bisher gingen Wissenschaftler davon aus, dass or- ganische Materialien untereinander nur über schwache sogenannte Van-der-Waals-Kräfte wechselwirken. Nur in Kontakt mit manchen Metallen zeigten sie auch eine stärkere Anbindung, genannt Chemisorption. Die ­Jülicher Forscher wiesen nun erstmals eine solche Che- misorption auch zwischen zwei organischen Schichten nach, die auf einen Silberkristall aufgedampft waren. Solche sandwichartigen Strukturen be­finden sich auch in OLED, die meist aus mehreren ­organischen Schich- ten zwischen zwei metallischen Leitern bestehen. Die Grenzflächen der Halbleiter sind von besonde- rem Interesse für die Forschung. Denn für die Leistung der Bauteile ist entscheidend, wie gut sich Kontakte mit anderen organischen und metallischen Leitern her- stellen lassen. Je stärker die Verbindung, desto besser können Elektronen von einem Material auf das andere übergehen – und desto mehr Strom oder Licht liefern Solarzellen oder Leuchtdioden. :: Starke Bindung

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