Polymer mit magnetischer Ordnung entdeckt

30. Oktober 2006, 09:00
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Neuartiger, dreidimensionaler Komplex: Maßgeschneiderte Eigenschaften zu basteln scheint in Zukunft möglich

Dresden - Plastik als organisches Material eignete sich bislang nicht für die Herstellung von Magneten. Dieses Problem konnte nun erstmals durch ein internationales Forscherteam im Forschungszentrum Rossendorf (FZR) in Dresden erfolgreich gelöst werden. Hierbei wurde erstmals bei einem Polymer eine magnetische Ordnung gefunden, die demnächst in der Fachzeitschrift "Chemical Communications" publiziert wird. Diese Molekülanordnung wurde von Chemikern um Jamie Manson an der Eastern Washington University hergestellt und von Physikerteams in Großbritannien sowie Forschern im FZR weiter analysiert.

Kupferatome antiferromagnetisch angeordnet

Im Detail handelt es sich um einen völlig neuartigen, dreidimensionalen Komplex aus Wasserstoff, Fluor, Kohlenstoff und Kupfer. Analysiert wurde die Verbindung auf ihre antiferromagnetischen Eigenschaften. Joachim Wosnitza fand mit seinem Team vom Hochfeld-Magnetlabor Dresden heraus, dass sich bei einer Temperatur von 1,54 Grad über dem absoluten Nullpunkt von -273,15 Grad Celsius die eingebetteten Kupferatome antiferromagnetisch anordnen. Zentrales Forschungsergebnis ist, dass jedes Kupferion einen magnetischen Spin besitzt, der über die organischen Einheiten mit benachbarten Spins interagiert. Inwieweit diese wechselwirkende Interaktion entsteht oder in ihrer Intensität beeinflusst werden kann, bildet für die Wissenschaftler einen gegenwärtig noch zu klärenden Aspekt.

Die untersuchte Struktur des Polymers ist deshalb so ungewöhnlich, da Kupferatome mit organischen Molekülen Ebenen bilden, die aus Brücken von Wasserstoff und Flour miteinander in Verbindung stehen. Da Magnetismus eine physikalische Eigenschaft der Materie ist, die wiederum auf dem magnetischen Spin von Elektronen beruht, ist Eisen ein Ferromagnet. Hierbei sind die Spins in paralleler Struktur angeordnet, was ein einheitliches magnetisches Feld ergibt. "Magnetische Spins sind die kleinsten Elementarmagneten. Ihre gemeinsame Position ist entscheidend für ferro- oder antiferromagnetische Eigenschaften. Man muss sich das wie bei einer Minispule vorstellen", so Joachim Wosnitza. Metallisches Kupfer, das antiferromagnetisch ist, weil die benachbarten Spins entgegen gesetzt zu einander stehen, muss folglich als nicht magnetisch bezeichnet werden.

Maßgeschneiderte magnetische Eigenschaften

Mit dem Wissen über den neu entdeckten Magnetismus von Polymeren wäre es in Zukunft möglich, organische Materialien mit maßgeschneiderten magnetischen Eigenschaften zu bauen. Bislang unverwirklichte Vision der Forscher ist bei neuartigen Polymerverbindungen auf ferromagnetische Eigenschaften zu stoßen. Dies wäre beim Bau innovativer Magnete von großer Wichtigkeit. Praxisorientiert streicht Wosnitza die Wichtigkeit der Polymerchemie hervor, wobei eine "Unmenge an Anwendungen" offen steht. Dennoch stellen die momentanen Forschungsergebnisse nur eine Erweiterung des bisherigen Grundlagenwissens dar. (pte)

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