SFB/TRR 270 „HoMMage“: Publikation in Nature Communication
Wie Defekte Magnete noch effizienter machen können
- 04.02.2026
Ein internationales Forschungsteam des DFG-Sonderforschungsbereichs SFB/TRR 270 „HoMMage“ hat in der renommierten Fachzeitschrift „Nature Communications“ neue Erkenntnisse über effizientere Permanentmagnete veröffentlicht. So könnten künftig leistungsfähigere Magneten entwickelt werden.
Seltenerdmagnete sind für Hochleistungs-Elektromotoren in Fahrzeugen, Drohnen und Zügen unverzichtbar und bilden das Rückgrat einer modernen, umweltfreundlichen Mobilität. Dabei handelt es sich um sorgfältig konzipierte Materialien mit einer komplexen inneren Nanostruktur, die aus winzigen Bausteinen, sogenannten Phasen, besteht. Jede Phase besitzt ihre eigene Kristallstruktur, Chemie und physikalische Beschaffenheit. Entscheidend für Stärke und Stabilität ist das Verhalten der Magnetisierung an den Grenzflächen dieser Phasen, was wiederum Auswirkungen auf die Effizienz und Zuverlässigkeit der Elektromotoren hat.
Forschende des Sonderforschungsbereichs SFB/TRR 270 „HoMMage“ – darunter auch Wissenschaftler:innen aus der Fakultät Physik und dem Zentrum für Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) – , untersuchten einen besonders stabilen Samarium-Kobalt-Magneten. Die Arbeitsgruppe Farle der UDE untersuchte dabei gemeinsam mit dem Ernst-Ruska-Zentrum (ERC) am Forschungszentrum Jülich die Geometrie magnetischer Domänenwände, die das makroskopische Verhalten des Magneten mitbestimmen.
Eine zentrale Entdeckung: die stärksten Magnete weisen an der Grenze einer kritischen inneren Phase eine ultradünne, kupferreiche Schicht – nur ein bis zwei Atome dick – auf. Diese atomare Struktur wirkt wie eine effektive Verankerungsbarriere, unterdrückt die Entmagnetisierung und ermöglicht so einen zuverlässigen Betrieb unter extremen Bedingungen.
Zudem zeigte sich, dass sogenannte Korngrenzen, die lange als Schwachstellen galten, die Magnetleistung kaum beeinflussen. Das eigentliche Potenzial liegt vielmehr in der gezielten Optimierung der inneren Nanostruktur: Bereits kleinste atomare Veränderungen im Aufbau können Stärke und Stabilität des gesamten Magneten deutlich verbessern. Durch den Abgleich experimenteller Daten mit mikromagnetischen Simulationen identifizierten die Forschenden zudem „ideale Defekte“, die für maximale Stabilität entscheidend sind. Diese Erkenntnisse ermöglichen eine gezielte Entwicklung leistungsfähigerer Magnete und machen zeitaufwendige Trial-and-Error-Ansätze weitgehend überflüssig.
Im Bild: (a) Mikrostruktur des Magneten, aufgenommen mittels Elektronenmikroskopie. (b) Optische Kerr-Mikroskopie-Aufnahme; die schwarzen Bereiche entsprechen dem entmagnetisierten Teil des Magneten. (c, d, e) Hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie-Aufnahmen zeigen die Nanostruktur des Magneten. (f) Elektronen-Holographie; unterschiedliche Farben entsprechen unterschiedlichen Magnetisierungsrichtungen.
Weitere Informationen:
Hier geht es zur Pressemeldung der TU Darmstadt: https://www.tu-darmstadt.de/universitaet/aktuelles_meldungen/einzelansicht_542976.de.jsp
Hier geht es zur Veröffentlichung: doi.org/10.1038/s41467-025-67773-7