Um neue Werkstoffe zu finden, die zu sehr schnellen Spintronik-Speicherchips und besseren Motoren für Elektroautos führen könnten, nimmt das Max-Planck-Institut für “Chemische Physik fester Stoffe” (MPI-CPFS) an der Nöthnitzer Straße Anfang November ein neues, rund zehn Millionen Euro teures Forschungslabor mit einer für die Dresdner Physiker maßgeschneiderten “Sputter”-Anlage offiziell in Betrieb.
Dabei handelt es sich um ein automatisch verknüpftes System von Hochvakuum- und Analyse-Kammern, in denen hauchdünne Beschichtungen möglich sind. Außerdem haben die Physiker ein extrem hochauflösendes Elektronenmikroskop bekommen, mit dem sie bis in die Welt der Atome hinabschauen können.
“Wir wollen an neuen Permanentmagneten forschen, die ohne Seltene Erden auskommen”, erklärte Prof. Claudia Felser, die Direktorin für Anorganische Chemie am Institut. Das klingt für den Laien zunächst wenig aufregend, hat aber eine besondere wirtschaftspolitische Bedeutung: Die Elemente-Gruppe der Seltenen Erden nämlich wird auch benötigt, um leistungsfähige Motoren etwa für Elektroautos zu konstruieren. Diese Werkstoffe sind aber – wie es der Name schon verrät – selten. “Da hat China den Daumen drauf”, erklärt Felser. Und da die chinesische Regierung regelmäßig zu Gunsten der eigenen Industrie Export-Embargos über Schlüsselwerkstoffe verhängt, könnten Dauermagneten ohne Seltene Erden helfen, die deutsche Wirtschaft und speziell auch die Elektroauto-Entwicklung unabhängiger vom Reich der Mitte zu machen. Auch erhoffen sich die Forscher effektivere E-Motoren durch solche neuen Magneten.
Ein weiterer Forschungsschwerpunkt in dem neuen Komplex sollen Spintronik-Materialien sein. Dies sind Stoffe, die letztlich Daten in den “Spins” (Drehmomenten) von einzelnen Elementarteilchen wie etwa Elektronen speichern. Gelänge es, solche Materialien bis zur Industriereife zu führen, könnten Halbleiterfabriken daraus noch bessere und schnellere Speicherchips produzieren, die sich selbst ganze Video-Sammlungen auf Daumennagelgröße merken könnten.
Kernstück des Sputter-Labors ist eine über 9,4 Meter lange Transferstrecke aus verknüpften Hochvakuum-Kammern. In ihnen reißen Magnetrone einzelne Atome aus einem Quellmaterial und bestäuben damit luftempfindliche Proben mit immer neuen, extrem dünnen Funktionsschichten – die dann in Analysekammern zwischendurch immer wieder untersucht werden.
