Project leader: Andrea Bachmaier

Group Members:

Megan Cordill

Claus Trost

A PPMS is a versatile method and ideal for the broadest range of functional material characterization applications. The PPMS is an automated system for the measurement of material properties including specific heat, magnetic AC and DC susceptibility, as well as electrical and thermal transport properties (like Hall Effect, thermoelectric figure of merit in one single measurement and Seebeck Effect). The main components of the requested infrastructure are a PPMS with a vibrating sample magnetometer (VSM), which provides the possibility of various measurement techniques such as magnetization vs. time or temperature, isothermal remanent magnetization, or rotational hysteresis and anisotropy measurements. The base unit of the PPMS consists of a cryostat with a superconducting magnet coil. The different measurement options result from the use of different measurement inserts or sample holders. The PPMS will provide sample environments with fields up to ±9 T and a temperature range of 2 - 400 K. The material properties can be measured across the full range of temperature and field afforded by the PPMS.

Das Erich-Schmid-Institut (ESI) für Materialwissenschaften hat sich durch die kontinuierliche Entwicklung von Herstellungsmethoden und modernsten Charakterisierungstechniken eine weltweit führende Position auf dem Gebiet der Synthese innovativer magnetischer, elektrischer und thermischer Werkstoffe erarbeitet. Ein Schwerpunkt ist die Entwicklung von magnetischen Werkstoffen, die frei von Seltenerdmetallen sind, da sie entscheidende Komponenten für "Grüne Energie"-Technologien sind, die die derzeit in diesen verwendeten Seltenen-Erden-Magnete ersetzen sollen.

Die einzelnen Prozessschritte haben einen entscheidenden Einfluss auf die funktionalen Eigenschaften des Materials und umfassen viele Parameter. Um diese zu analysieren und zu optimieren und ein Feedback von physikalischen Eigenschaften auf den Herstellprozess zu beschleunigen, muss es möglich sein, funktionale Eigenschaften zeitnah und vor Ort zu messen. Ein System zur Messung physikalischer Eigenschaften (PPMS)  mit einem Magnetometer wird diese Messungen ermöglichen und die Entwicklung neuer magnetischer Materialien beschleunigen. Die neue Infrastruktur wird auch die Charakterisierung der thermischen und elektrischen Eigenschaften ermöglichen. Im Projekt FunkyMat wird zusätzlich eine einzigartige Materialdatenbank erstellt, die Daten zu der Herstellung/Synthese, Chemie, Mikrostruktur und mechanischen/physikalischen Eigenschaften enthält, die die Grundlage für eine digitale Materialentwicklung ist.

Die Hauptkomponenten der beantragten Infrastruktur sind ein PPMS mit einem Magnetometer und ein Impulsmagnetisiergerät, dass die Magnetisierung, aber auch das Entmagnetisieren von allen Magnetwerkstoffen ermöglicht. Das PPMS ist ein automatisches Tieftemperatur- und Magnetsystem zur Messung von Materialeigenschaften wie spezifische Wärme, magnetische AC- und DC-Suszeptibilität und elektrischer und thermischer Transporteigenschaften (wie Hall-Effekt, thermoelektrische Effektivität und Seebeck-Effekt). Das PPMS wird Probenumgebungen mit Feldern bis zu ±9 T und einem Temperaturbereich von 2 - 400 K zur Verfügung stellen. Die Messoptionen können in Zukunft noch erweitert werden, was das PPMS zu einem außerordentlich vielseitigen System macht.