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Wie unmagnetisches Metall mit Hilfe von Kohlenstoff-60-Molekülen magnetisch wird

Permanentmagnete
Wie unmagnetisches Metall mit Hilfe von Kohlenstoff-60-Molekülen magnetisch wird

Künstlerische Darstellung des Forschungsergebnisses: Die Kombination mit Kohlenstoff-60-Molekülen – sogenannten Fußballmolekülen – macht das eigentlich unmagnetische Kupfer magnetisch Grafik: Universität Leeds / iStockPhoto
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Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Universität Leeds hat erstmals gezeigt, wie von Natur aus unmagnetische Metalle wie etwa Kupfer magnetisch werden. Dazu wurde auf einem dünnen Kupferstreifen eine Schicht von Kohlenstoff-60-Molekülen aufgetragen, wegen ihrer Form auch Fußball-Moleküle genannt. Die Bewegung der Elektronen durch die Grenzfläche zwischen den beiden Schichten verändert die magnetischen Eigenschaften des kombinierten Materials so sehr, dass dieses ferromagnetisch wird, also permanent magnetisiert werden kann. Dass tatsächlich die Grenzfläche zwischen den beiden Materialien für das magnetische Verhalten verantwortlich ist, haben Experimente mit Myonen am Paul-Scherrer-Institut (PSI) im schweizerischen Villigen gezeigt. Myonen sind instabile Elementarteilchen, mit deren Hilfe man gezielt den Magnetismus an verschiedenen Stellen im Inneren von Materialien untersuchen kann. „Ideal dazu eignen sich langsame Myonen, die sich sehr genau in der Nähe der Grenzfläche platzieren lassen“, erklärt Thomas Prokscha, Leiter der Forschungsgruppe Niederenergie-Myonen. Die Myonen werden in das untersuchte Material „hineingeschossen“. Da sie sich selbst wie winzige Kompassnadeln verhalten, reagieren sie auf das Magnetfeld an dem Ort im Material, an dem sie sich befinden. Nach kurzer Zeit zerfallen die Myonen in andere Teilchen. „Beobachtet man die Flugrichtung dieser Teilchen, kann man auf das Verhalten des Myons im Material und damit auch auf die magnetischen Vorgänge im Inneren des Materials schließen“, erläutert Hubertus Luetkens, der mit Prokscha das Experiment von Seiten des PSI betreut hat. Permanentmagnete können bislang nur aus den drei ferromagnetischen Elementen Eisen, Kobalt und Nickel hergestellt werden. Die Entdeckung könnte dazu beitragen, Magnete für unterschiedlichste technische Anwendungen wie Stromgeneratoren oder Festplatten zu entwickeln.

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