Forscher entwickeln zweidimensionalen Ferrimagneten

23. Mai 2017, 10:00
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Magnetische Eigeschaften einer Versuchsfläche im Experiment bestätigt

Basel – Forschende der Universität Basel und des Paul Scherrer Instituts haben erstmals einen "zweidimensionalen" (oder zumindest hauchdünnen) Ferrimagneten entwickelt. Solche Materialien könnten in Sensoren, Datenspeichern oder in einem Quantencomputer zum Einsatz kommen.

Gelungen ist die Entwicklung mit dem Einsatz eines Goldsubstrats, wie die Universität Basel berichtet. Kohlenwasserstoffverbindungen mit verschiedenen magnetischen Zentren aus Eisen und Mangan werden auf eine Goldoberfläche aufgebracht, woraufhin sie sich selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen, bei dem sich Moleküle mit Eisen- und Manganzentrum abwechseln.

Experiment gelungen

In Experimenten konnten die Forscher belegen, dass die Fläche magnetisch ist, dass der Magnetismus des Eisens und des Mangans verschieden stark ist sowie in entgegengesetzte Richtungen zeigt – alles Eigenschaften, die einen Ferrimagneten kennzeichnen, heißt es in der in "Nature Communications" veröffentlichten Studie. Das elektrisch leitende Goldsubstrat vermittle die magnetische Ordnung.

Die entscheidende Wirkung der Leitungselektronen im Goldsubstrat zeigt sich in einem physikalischen Effekt, der mittels Rastertunnelmikroskopie unter jedem magnetischen Atom nachgewiesen werden konnte. Die Experimente wurden bei verschiedenen Temperaturen durchgeführt und liefern so Hinweise auf die Stärke der magnetischen Kopplung in dem neuartigen magnetischen Material. Modellrechnungen bestätigten den experimentell beobachteten Effekt und lieferten den Hinweis, dass spezielle, an die Oberfläche gebundene Elektronen im Goldsubstrat für diese Art des Magnetismus verantwortlich sind.

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten unter anderem als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Moleküle oder Atome untersuchen und verändern ließen. (APA, red, 23. 5. 2017)

  • Kohlenwasserstoffverbindungen mit Zentren aus Eisen (orange) und Mangan (violett) ordnen sich selbst auf einer Goldoberfläche zu einem Schachbrettmuster an.
    foto: uni basel

    Kohlenwasserstoffverbindungen mit Zentren aus Eisen (orange) und Mangan (violett) ordnen sich selbst auf einer Goldoberfläche zu einem Schachbrettmuster an.

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