Dieses Seminar zu magneto-ionischen Materialien, das vom 26. bis 29. Januar 2020 im Physikzentrum in Bad Honnef stattfand, verknüpfte auf spannende Weise die beiden oft sehr getrennten Disziplinen des Magnetismus und der Elektrochemie. In magneto-ionischen Materialien lassen sich mithilfe elektrochemischer Prozesse verschiedene magnetische Zustände reversibel und teilweise nichtflüchtig einstellen. Das Setzen der Zustände erfolgt weitgehend ohne Joulesche Energieverluste, da ein elektrisches Feld die ionischen Änderungen initiiert. Die Magneto-Ionik liefert damit einen ganz neuen Weg zu sehr energieeffizient steuerbaren magnetischen Materialien.

Bei dem Seminar diskutierten international herausragende Wissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftler aus 14 Ländern sehr angeregt über neue Erkenntnisse, Herausforderungen und das Anwendungspotenzial magneto-ionischer Materialien. Dabei wurden magnetische Schichten und Nanomaterialen in Kombination mit festen oder flüssigen Elektrolyten gleichermaßen vorgestellt. Zu den aufgezeigten spannenden Fortschritten zählen beispielsweise die magneto-ionische Kontrolle der Dzyaloshinskii-Moriya-Wechselwirkung, des Exchange Bias sowie des Schaltens zwischen superparamagnetischen und ferromagnetischen Zuständen. In-situ-Röntgenabsorptionsspektroskopie und Neutronenstreuung sind vorgestellte Charakterisierungsmethoden, die Änderungen der Ionenverteilung und des Magnetismus gleichzeitig detektieren.

Eine wichtige Herausforderung besteht darin, die Geschwindigkeit magneto-ionischer Reaktionen zu erhöhen. Ein Highlight war der Vortrag von Geoffrey Beach (MIT, Cambridge, USA), der die auf Wasserstoff basierte Magneto-Ionik für höhere Schaltgeschwindigkeiten bis in den ms-Bereich vorschlug. Weiterhin wurde über die Analogie zu resistiv schaltenden Materialsystemen deutlich, dass auch in auf Sauerstoff basierten magneto-ionischen Systemen Schaltgeschwindigkeiten bis in den ps-Bereich zu erwarten sind.

Im Physikzentrum wurde ein sehr intensiver interdisziplinärer Austausch erreicht, insbesondere auch während der Postersitzung, den Abendstunden und der Abschlussdiskussion. Viele neue Ideen zum Verständnis der Magneto-Ionik und der Anwendung für energieeffiziente Datenspeicherung, magnetische Aktoren und Neuromorphic Computing wurden so geboren. Wir danken der Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung sehr herzlich für die großzügige finanzielle und perfekte organisatorische Unterstützung und dem Physikzentrum für den reibungslosen und stimmungsvollen Ablauf vor Ort.

Dr. Karin Leistner, IFW Dresden
Prof. Jordi Sort Viñas, U Barcelona, Spanien
Dr. Robert Kruk, Karlsruher Institut für Technologie