Onderzoekers in Japan stelden enige jaren geleden bij een experiment een verbinding samen van silicium, mangaan en koolstof, die onverwachts ook bij kamertemperatuur ferromagnetisch bleek te zijn. Het is onderzoekers uit Karlsruhe en Dresden gelukt magnetische nanodraden uit dit materiaal te maken. Hiertoe implanteren ze bij verhoogde temperatuur koolstofionen in mangaan-silicium.
Omdat silicium het belangrijkste materiaal is voor de vervaardiging van elektronicachips, staan nieuwe magnetische eigenschappen van siliciumverbindingen steeds volop in de belangstelling. Onderzoekers van de Universität Karlsruhe en het Fortschungszentrum Dresden Rossendorf (FZD) hielden zich bezig met de wisselwerking tussen magnetische en elektronische eigenschappen van materialen. Elke elektron is in principe een superkleine magneet, want het beschikt over een eigen rotatie, de spin. Omdat de spin minstens twee verschillende mogelijkheden heeft, ontstaat hierdoor een toepassing als informatiedrager (aan/uit respectievelijk 0/1).
Reeds in de tachtiger jaren ontdekten de Nobelprijswinnaars voor Natuurkunde in 2007, Grünberg en Fert, de ‘reuzenmagnetische weerstand’ (Giant magneto resistance of GMR). De reductie van de afmetingen van de geleiders tot in het nanometerbereik zou tot nieuwe effecten en zelfs tot stabiele schakelingen kunnen leiden. Deze uitgangspunten werden in een het ionenstraalcentrum van het FZD op de basis van materialen uit Karlsruhe succesvol gecombineerd. De onderzoekers implanteerden koolstofionen in een dunne laag van mangaan-silicium.
Om de nieuwe materiaallegering beter te kunnen onderzoeken, besloten ze de koolstofionen eerst met behulp van een masker in kleine vierkante vlakken te implanteren. Bij een substraattemperatuur van circa 450°C verplaatste de koolstof zich echter van het centrum van het vierkant naar de randen en vormde daar regelmatige ferromagnetische nanodraden van mangaan, silicium en koolstof. In de nanodraden liggen de door de elektronen opgewekte magnetische momenten parallel ten opzichte van elkaar gericht. Deze toestand is ideaal voor het verder werken aan toepassingen, die met het transport van elektronen in nanodraden nodig zijn. De onderzoekers willen nu gericht defecten in de dunne materiaallagen construeren, die als val voor de geïmplanteerde koolstof moeten dienen.
