Die Technische Universität Chemnitz ist Teil eines internationalen Konsortiums zur Erforschung magnetoelektrischer Systeme. Die Federführung auf Chemnitzer Seite hat Prof. Dr. Karin Leistner, Inhaberin der Professur Elektrochemische Sensorik und Energiespeicherung am Institut für Chemie der TU Chemnitz, inne. Das Projekt wurde mit dem Wechsel von Prof. Dr. Karin Leistner vom Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) Dresden an die TU Chemnitz transferiert. Das Projekt mit dem Titel "Magnetoelectrics Beyond 2020: A training programme on Energy-Efficient Magnetoelectric Nanomaterials for Advanced Information and Healthcare Technologies (BeMAGIC)" ist interdisziplinär und international angelegt. An BeMAGIC beteiligt sind insgesamt 25 Europäische Partner. So sind im Konsortium neben zahlreichen international führenden wissenschaftlichen Institutionen wie der University of Cambridge und der ETH Zürich auch acht privatwirtschaftliche Unternehmen eingebunde n. Der Projekt-Koordinator ist Prof. Dr. Jordi Sort von der Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) in Spanien. Das Projekt wird im Programm "Horizon 2020" mit etwa vier Millionen Euro von der Europäischen Union gefördert und läuft bis 2024.
Magneto-elektrische Materialien zeichnen sich durch über eine elektrische Spannung schaltbare magnetische Eigenschaften auf der Nanoskala aus. Konventionelle magnetische Bauelemente werden dagegen hauptsächlich über elektrische Ströme gesteuert, wie zum Beispiel in Elektromagneten, wobei die entstehende Joulesche Wärme zu starken Energieverlusten führt. Magnetoelektrische Materialien vermeiden diese Jouleschen Verluste und bieten damit innovative Lösungsansätze für die Energieproblematik im IT-Bereich und für neue Datensicherheitskonzepte. Gleichzeitig kann in magnetoelektrischen Materialien auch der umgekehrte Effekt, d.h. eine elektrische Stimulation durch äußere Magnetfelder, ausgenutzt werden. Dieser Effekt ist vielversprechend für non-invasive und lokal steuerbare biomedizinische Ansätze für die Krebstherapie. Das interdisziplinäre BeMAGIC-Projekt vernetzt zum ersten Mal Forscher und Anwender in all diesen Bereichen, um Synergien zu ermöglichen und den Fortschri tt in diesen global wichtigen Fragestellungen in Europa voranzutreiben. "Ziel des Projekts ist es auch, junge Wissenschaftler auf dem Gebiet der magnetoelektrischen Materialien exzellent auszubilden und sich damit globalen Herausforderungen in den Bereichen Energie, Sicherheit und Gesundheit zu stellen", erklärt Prof. Karin Leistner.
Magneto-ionischen Materialien als neuer Materialklasse
In Chemnitz werden jetzt magneto-ionische Materialien als eine neue Materialklasse im Gebiet der Magnetoelektrik für dieses Projekt entwickelt. Die Kontrolle magneto-ionischer Materialsysteme, wie beispielweise elektrolytisch beladener Eisenoxid/Eisen-Nanokomposite, erfolgt über potentialinduzierte elektrochemische Reaktionen mit geringem Stromverbrauch. Damit haben solche Systeme den Vorteil einer hohen Energieeffizienz und sind sehr vielversprechend für magnetische Bauelemente mit niedrigem Energieverbrauch im IT-Sektor. An der TU Chemnitz werden magneto-ionische Materialien über spezielle in-situ Methoden charakterisiert. Das heißt, dass die magnetischen Eigenschaften der Proben in elektrolytischer Umgebung und bei angelegter Spannung vermessen werden. Maksim Kutuzau, Doktorand in BeMAGIC, beschäftigt sich insbesondere mit der elektrochemischen Kontrolle magnetischer Eigenschaften von Fe- und Ni-Nanostrukturen über Wasserstoffbeladung. Im Laufe des Projekts sind für ihn Fo rschungsaufenthalte unter anderem an der UAB in Barcelona und am Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM) in Torino vorgesehen.
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