Kathrin Geiger studiert im Forschungsmaster „Advanced Materials and Manufacturing“ und arbeitet in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Dagmar Goll und Prof. Dr. Gerhard Schneider am Institut für Materialforschung Aalen (IMFAA). Im Mittelpunkt ihrer Forschung stehen sogenannte Hartmagnetphasen. Das sind die Bestandteile eines Dauermagneten, die für seine magnetische Wirkung verantwortlich sind. Entscheidend ist dabei die Kristallstruktur – also wie die Atome im Material regelmäßig angeordnet sind – und die chemische Zusammensetzung. Sie legen die grundlegenden Eigenschaften dieser Phase fest. Und sie bestimmen damit maßgeblich, wie stark und wie dauerhaft ein Magnet ist.
Von der Beriebswirtschaftslehre zu Advanced Materials and Manufacturing
Dass sie heute an den Magnetwerkstoffen von morgen forscht, war für Kathrin Geiger keineswegs selbstverständlich. Die gebürtige Karlsruherin arbeitete nach einem dualen Studium der Betriebswirtschaftslehre zunächst im Finanzbereich eines Industrieunternehmens. Mit der Zeit wuchs jedoch der Wunsch, naturwissenschaftlichen Fragestellungen nachzugehen und selbst an Zukunftsthemen mitzuarbeiten. „Ich wollte verstehen, wie die Welt aufgebaut ist und an Technologien arbeiten, die langfristig etwas bewirken", sagt die Masterandin. Ihre Antwort auf diese Fragen findet sie heute im Labor: bei der Suche nach neuen Materialstrukturen, also magnetischen Phasen, für leistungsfähige Magnetwerkstoffe.
Detektivarbeit am Mikroskop
Um solche Werkstoffe zu entwickeln, untersucht Geiger unterschiedliche Kombinationen von Elementen und deren Verhalten im Material. Dafür stellt sie gezielt Proben her und analysiert anschließend deren Struktur und magnetische Eigenschaften mit verschiedenen Messverfahren. So lässt sich abschätzen, wie leistungsfähig ein Magnet später sein wird und wie stabil seine Magnetisierung langfristig bleibt. Statt auf das knappe und kritische Neodym setzt die Wissenschaftlerin unter anderem auf Cerium. Das silbrig-graue Metall gehört ebenfalls zu den Seltenen Erden und kommt in speziellen Erzen vor, ist jedoch häufiger verfügbar und weniger kritisch.
Wichtige Hinweise für neue Werkstoffkombinationen
Das Ziel besteht darin, neue Magnetwerkstoffe zu entwickeln, die deutlich weniger, weniger kritische oder gar keine Seltenen Erden enthalten und stattdessen besser verfügbare Rohstoffe nutzen als die heutigen Standardmagnete. „Bei der Herstellung muss die Zusammensetzung genau stimmen, um unerwünschte Phasen zu vermeiden. Nur so entsteht ein Werkstoff, der die notwendigen Anforderungen erfüllt“, erklärt Geiger. Bereits heute konnte die Nachwuchsforscherin Hartmagnetphasen herstellen und charakterisieren, die in dieser Zusammensetzung bislang nicht beschrieben waren. Die Ergebnisse liefern wichtige Hinweise darauf, welche Werkstoffkombinationen künftig für leistungsfähige Magnetwerkstoffe geeignet sein könnten und tragen dazu bei, den Bedarf an kritischen Rohstoffen langfristig zu reduzieren.
Foto: Am Vibrationsmagnetometer untersucht Kathrin Geiger die magnetischen Eigenschaften ihrer Materialproben.
Fotohinweis:© Hochschule Aalen | Frida Akulova-Lebedev
