Hannover 2016 – wissenschaftliches Programm

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DD: Fachverband Didaktik der Physik

DD 5: Postersitzung

DD 5.40: Poster

Montag, 29. Februar 2016, 16:30–19:00, Empore Lichthof

Modell eines Magnetkraftmikroskops mit schulischen Mitteln — •Mario Reimer — Didaktik der Physik, Wilhelm-Klemm-Str. 10, 48149 Münster

Das Magnetkraftmikroskop (MFM) gehört zur Kategorie der Rastersondenmikroskope, die zur Untersuchung magnetischer Domänenstrukturen und Stoffeigenschaften genutzt werden. Die Funktionsweise ist am Gerät selbst nicht anschaulich erfassbar, da es insbesondere für Schülerinnen und Schüler als "Black-Box" fungiert und die Messsonde kaum mit dem bloßen Auge erkennbar ist. Das MFM-Modell visualisiert die Funktionsweise für ein leichteres Verständnis. Die Konzeption und Gestaltung des Modells orientiert sich durchaus an der gängigen Modellierung eines Rasterkraftmikroskops (AFM). Der Unterschied zu den gängigen AFM-Modellen besteht darin, dass die tatsächlich auftretenden Kräfte des realen MFM skaliert auch im MFM-Modell erscheinen. Die AFM-Modelle nutzen hingegen andere Kräfte aus, als im realen AFM. Das MFM-Modell modelliert den dynamischen Betriebsmodus, wobei der Cantilever stets in seiner Resonanzfrequenz schwingt. Bei der Wechselwirkung mit einer magnetischen Probe, kommt es zu einer Verschiebung der Resonanzfrequenz. Aus dem Verlauf der Frequenzen können Rückschlüsse auf die Probe und auf das Magnetfeld gezogen werden. Beliebige Proben (z.B. Modell einer Festplatte) aus dem 3D-Drucker mit eingelassenen Magneten werden in einem Schienensystem aus Legobausteinen unterhalb der Messsonde bewegt. Die Bauteile und Gesetzmäßigkeiten eines realen MFM lassen sich größtenteils auf das MFM-Modell übertragen.