Ultraschnelle Entmagnetisierung Dünneres Eisen, stärkere Wirkung

• von Jennifer Meina
• 22.10.2026
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Je dünner eine Eisenschicht, desto leichter lässt sie sich durch einen Laserpuls entmagnetisieren. Forschende der Universität Duisburg-Essen haben gemeinsam mit dem Helmholtz-Zentrum Berlin und weiteren Partner:innen herausgefunden, warum das so ist: Entscheidend ist die magnetische Ordnung an den Grenzflächen des Materials. Die Erkenntnisse könnten langfristig dazu beitragen, neue Technologien für die magnetische Datenspeicherung zu entwickeln. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Advanced Science veröffentlicht.

Ob Fotos, Videos oder Dokumente: In großen Rechenzentren werden riesige Datenmengen auf Festplatten gespeichert. Dafür nutzen sie winzige magnetische Bereiche, deren Ausrichtung die gespeicherten Informationen bestimmt. Doch wie ließen sich Daten künftig noch schneller speichern? Ein möglicher Ansatz sind ultrakurze Laserpulse, mit denen sich die magnetische Ordnung von Materialien in kürzester Zeit verändern lässt. Ein Team des Sonderforschungsbereichs 1242 der Universität Duisburg-Essen (UDE) hat deshalb gemeinsam mit dem Helmholtz-Zentrum Berlin untersucht, welchen Einfluss die Dicke einer Eisenschicht auf ihre sogenannte ultraschnelle Entmagnetisierung hat. Dabei verliert das Material durch einen Laserpuls innerhalb kürzester Zeit einen Teil seiner magnetischen Ordnung.

Das Ergebnis: Je dünner die Eisenschicht ist, desto stärker fällt dieser Effekt aus. Bei einer Schichtdicke von nur zwei Nanometern - das entspricht zwei Millionstel Millimetern - war die Entmagnetisierung rund 75 Prozent stärker als bei einer 16 Nanometer dicken Schicht. Und das, obwohl die Stärke der Laseranregung gleich blieb.

Doch warum reagieren dünnere Schichten stärker? Entscheidend sind die sogenannten Elektronenspins, deren gemeinsame Ausrichtung für den Magnetismus des Eisens sorgt. "Bei besonders dünnen Eisenschichten befindet sich ein größerer Anteil dieser Spins an den Grenzflächen des Materials. Dort haben sie weniger Nachbarn, mit denen sie magnetisch wechselwirken können", erklärt Dr. Andrea Eschenlohr von der Fakultät für Physik. "Bildlich gesprochen können sich die Spins an weniger Nachbarn festhalten. Dadurch lässt sich ihre magnetische Ordnung leichter durch einen Laserpuls durcheinanderbringen." Dass die Schichtdicke einen Einfluss auf die Entmagnetisierung haben könnte, war bereits vermutet worden. Überraschend war jedoch, wie stark dieser Effekt ausfällt und dass er auf die magnetischen Eigenschaften des Materials zurückzuführen ist - und nicht etwa auf Unterschiede bei der Lichtabsorption oder auf Schwingungen des Atomgitters.

Die Ergebnisse könnten langfristig dazu beitragen, magnetische Speichermedien zu entwickeln, bei denen Informationen mithilfe ultrakurzer Laserpulse geschrieben werden. Bis zu einer praktischen Anwendung sind allerdings noch einige Herausforderungen zu bewältigen. So müssten geeignete Laserquellen in elektronische Bauteile integriert und sehr kleine Bereiche gezielt angesteuert werden können, um eine hohe Speicherdichte zu ermöglichen.

Für ihre Untersuchungen nutzten die Forschenden die spezialisierte FemtoSpeX-Röntgenquelle am Elektronenspeicherring BESSY II des Helmholtz-Zentrums Berlin. Dort lassen sich mithilfe ultrakurzer Röntgenpulse extrem schnelle magnetische Veränderungen beobachten. Die Idee zur Studie, die Herstellung der Proben, die Datenanalyse und die theoretischen Untersuchungen zur magnetischen Ordnung an den Grenzflächen stammen von der UDE, zusammen mit Kollaborationspartner:innen vom Fritz Haber Institut Berlin, der Universität Konstanz, der TH Wildau und dem SLAC National Accelerator Laboratory.

Im Bild:
Ein ultrakurzer Laserpuls verändert die magnetische Ordnung einer Eisenschicht. Je dünner die Schicht, desto stärker fällt die Entmagnetisierung aus. Die Grafik zeigt den unterschiedlichen Verlauf bei einer 16 und einer zwei Nanometer dünnen Eisenschicht. (Schematische Darstellung, KI-generiert)

Weitere Informationen:
Windsor, Y. W. et al. (2026): "Nanoscale Confinement Enhances Ultrafast Demagnetization". Advanced Science,https://doi.org/10.1002/advs.77058

Dr. Andrea Eschenlohr, Fakultät für Physik und CENIDE, Tel. 0203/37 94531, [email protected]

Redaktion: Jennifer Meina, Tel. 0203/379-1205, [email protected]