Christian - Johannes Gutenberg Universität
Na vijf jaar in Groningen gewoond en gestudeerd te hebben, leek het mij leuk mijn masterproject in het buitenland uit te voeren. Zodoende heb ik een professor aan de Rijksuniversiteit Groningen gecontacteerd voor connecties in het buitenland. Mijn voorkeur ging uit naar een Duitssprekend land zodat ik daar de Duitse taal meer kon oefenen, en op die manier ben ik uiteindelijk terechtgekomen bij de Johannes Gutenberg Universität (JGU) in Mainz. Mainz is een stad aan de Rijn in Duitsland en telt iets meer dan 200 000 inwoners waarvan ongeveer 30000 studenten.
Ik kreeg de kans om mijn onderzoeksproject te doen bij het Kläui-Laboratorium onder leiding van professor Mathias Kläui. Dit is een vrij grote groep met PhD'ers en Postdocs met veel verschillende achtergronden en internationaliteiten, wat het een vrij internationaal georienteerde groep maakt. Het was leerzaam te leren van sommige interculturele verschillen tussen landen. Aangezien mijn studie en project volledig in het Engels waren, ga ik mijn best doen de juiste Nederlandse natuurkundige termen te gebruiken met betrekking tot mijn project, maar mijn excuses als ik ergens een foutje maak in de terminologie.
Spintronica
De onderzoeksgroep houdt zich bezig met spintronica, een veld met onder andere toepassingen in sensor- en dataopslagtechnologieën. Elektronen hebben een negatieve lading, een eigenschap die in bijna alle hedendaagse elektronische apparatuur wordt gebruikt. In spintronica wordt een andere intrinsieke eigenschap van elektronen geexploiteerd, namelijk de elektronenspin. De elektronenspin is bijvoorbeeld van belang in ferromagnetische materialen, ferromagnetische materialen hebben een collectieve uitlijning van spins.
Een bekende en ook commercieel gebruikte toepassing is MRAM: Magnetoresistive Random Access Memory. Deze technologieopslag is gebaseerd op twee magnetische lagen die of een parallele magnetische richting kunnen hebben, of een antiparallelle magnetische richting kunnen hebben. Volgens het Giant Magnetoresistance (GMR, Nobelprijs 2007) of het Tunnelling Magnetoresistance (TMR) effect heeft een parallele magnetische configuratie een lagere elektrische weerstand dan een antiparallelle configuratie. Deze twee verschillende staten kunnen we gebruiken voor dataopslag van binaire informatie: namelijk wanneer de ene staat (lage weerstand) correspondeert naar een nul en de andere staat (hoge weerstand) correspondeert naar een Ă©Ă©n. Voor het veranderen van data, moet Ă©Ă©n van de magnetische lagen veranderd worden, wat de kern voor mijn onderzoeksproject was: hoe kan de magnetisatie richting van een magnetische laag gecontroleerd worden.
Spin-Orbit torques
Om nog een stap verder te zetten, in mijn project onderzocht ik spin-orbit torques in heterostructuren van zware metalen en ferromagneten. Om het niet te ingewikkeld te maken: spin-orbit torques worden uitgeoefend door de zware metaal laag (via het spin Hall effect), die een torque uitoefent op de magnetisatie van de magnetische laag. Hierdoor kan de magnetische richting van de magnetische laag gecontroleerd en veranderd worden.
Mijn onderzoek bestond in de kern uit drie stappen: fabricatie, meten en data analyse. Eerst maakte ik kleine "apparaatjes" met diktes variërend tussen 2 en 30 nm en dimensies van 20 bij 40 micrometer in de clean room door gebruik te maken van sputteren en optische lithographie. Daarna gebruikte ik verschillende meetopstellingen om het effect van verschillende diktes van zowel de zware metaal laag als de magnetische laag op de torques te meten. In de data analyse verwerkte ik de data en hebben we conclusies getrokken. We zitten nu in het proces om een wetenschappelijke paper te publiceren in een journal, wordt dus vervolgd!
De onderzoeksgroep
Goed, dat wat het technische gedeelte voor nu! Ik zou nog graag een beetje willen uitwijden over mijn ervaringen en leermomenten van binnen de onderzoeksgroep. Ik zou specifiek prof. Kläui willen bedanken, allereerst natuurlijk voor het bieden van de kans maar ook voor alle inspirerende momenten op wetenschappelijk maar ook professioneel vlak. Ik vond het specifiek heel leuk dat ik erg veel vrijheid kreeg om mijn onderzoek te doen, als ik nieuwsgierig was kon ik zo het lab in en iets meten. Daarnaast was er veel ruimte voor tips en hulp, er was een tweewekelijkse meeting waar ik mijn bevindingen kon delen en hulp kon krijgen met de interpretatie van resultaten. Een voordeel van een grote onderzoeksgroep als deze, er is eigenlijk altijd wel iemand die beschikbaar is om even ergens mee te helpen!
Daarnaast gaat het soms logistiek wel wat anders in Duitsland. Ik kwam gelijk in aanraking met de Duitse bureaucratie toen ik misschien wel een tiental handtekeningen moest zetten voordat ik aan de slag kon in het lab. Wat wel beter georganiseerd is in Duitsland: goedkope maaltijden op de universiteiten! Je kon er een menu kopen voor onder de vier euro waar de universiteit in Groningen nog wel wat van kan leren met 9 euro voor een broodje. Al moet ik wel toegeven dat de kwaliteit niet altijd even goed was, als arme student nam ik er genoegen mee.
Activiteiten buiten de uni
Naast mijn activiteiten aan het onderzoek heb ik geprobeerd zo veel mogelijk van Duitsland te leren in mijn tijd daar. Eerlijk gezegd had ik het beheersen van de Duitse taal wel iets onderschat, ondanks 5 jaar les in Duits viel het toch iets zwaarder dan gedacht. Gelukkig hielpen de Duitse lessen die ik kon volgen aan de universiteit en het wekelijkse Sprachcafe om de Duitse taal te oefenen. Daarnaast was het was voor mij de eerste keer om carnaval te vieren, wat in Mainz Fastnacht heet. Ook heb ik voor het eerst geskied, op een plek niet heel ver van Mainz vandaan.
Een ander hoogtepunt tijdens mijn verblijf in Duitsland was de deelname aan het programma Europa macht Schule, dat zich inzet voor intercultureel bewustzijn binnen Europa op Duitse scholen. Ik deed mee aan hun "Schulungswochenende" en voerde een project uit met een Duitse klas op de IGS Rockenhausen. Het thema van het project was fietsen in Nederland en hoe het reizen naar school verschilt tussen verschillende landen. Het was een groot succes en gaaf om te zien hoe enthousiast de leerlingen waren over het project.
Ik heb een geweldige en leerzame tijd gehad in Duitsland en wil KIVI hartelijk bedanken voor hun beurs die dit mede mogelijk maakte!
