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Magneten nach Maß
Moleküle, die Eisen-Ionen enthalten, können
einstellbare magnetische Eigenschaften an den Tag legen
Magnetismus ist eine Erscheinung, die viele schon als Kind zum Staunen
gebracht haben dürfte. Dieses Staunen hält bei einigen Forschern bis heute
an, denn einige Details bei der Entstehung des Magnetismus sind immer noch
nicht vollständig erforscht. Ein Wissenschaftlerteam um Andrea Cornia von
der Universität Modena und Reggio Emilia (Italien) hat sich darauf
spezialisiert, dem molekularen Mechanismus des Magnetismus mit kleinen,
eisenhaltigen Molekülen auf den Leib zu rücken. Letztes Highlight: Ein Ring
aus sechs Eisenatomen ändert seine magnetischen Eigenschaften, wenn man
seine chemische Zusammensetzung geringfügig ändert.
Eisen ist magnetisch, weil die Atome dieses Elements sich wie kleine
Elementarmagnete verhalten. Werden diese zum Beispiel in einem elektrischen
Feld parallel ausgerichtet, halten sie ihre Orientierung bei - das Material
bleibt dann auch nach außen hin magnetisch. Die Frage, die Cornia und seine
Mitarbeiter sich stellten, ist: Wie kann man die magnetischen Eigenschaften
kleiner Ansammlungen von Eisenatomen gezielt verändern? Ein Molekül aus
sechs Eisen-Ionen, die ringförmig um ein zentrales Lithium--Ion angeordnet
sind, ist für diese Frage ein geeignetes Studienobjekt: Die Metall-Ionen
kommen sich in diesem Gebilde sehr nahe, Störungen durch Eisen-Ionen aus
benachbarten Molekülen können dagegen ausgeschlossen werden, da diese durch
eine entsprechende Hülle aus nichtmagnetischen Molekülteilen auf Distanz
gehalten werden.
Die detaillierte Untersuchung des Ringmoleküls an einer empfindlichen
Meßanlage zeigte, daß die Verbindung an der Grenze zwischen einem
"richtigen" Magneten und einem unmagnetischen Material steht: Normalerweise
heben sich die magnetischen Beiträge der Eisen-Ionen in diesem Ring genau
auf. Bringt man das Molekül jedoch in ein starkes Magnetfeld, klappen - je
nach Stärke des äußeren Felds - einige dieser Elementarmagneten um, und das
Molekül baut stufenweise ein eigenes Magnetfeld auf, das dem äußeren
entgegengesetzt ist.
Eine Überraschung gab es, als die Forscher das Lithium-Ion aus der Mitte
des Eisenkranzes entfernten und durch ein Natrium-Ion ersetzen: Das größere
Natrium-Ion verstärkte die Wechselwirkung der Eisen-Ionen untereinander, so
daß zu ihrem "Umklappen" ein stärkeres äußeres Feld notwendig war.
Vielleicht lassen sich nach einem ähnlichen Baukastenprinzip einmal
magnetische Spezialwerkstoffe für extrem dichte Informationsspeicher oder
magneto-optische Schalter maßschneidern.
(2470 Anschläge)
Kontakt:
Dr. A. Cornia
Dipartimento di Chimica
Universitá di Modena e Reggio Emilia
Via G. Campi 183
I-41100 Modena
Italien
Fax: (+39) 059-373543
E-mail: acornia@pascal.unimo.it
Dr. A.G.M. Jansen
High Magnetic Field Laboratory and
Centre National de la Recherche Scientifique
Grenoble, Frankreich,
sowie
Max Planck-Institut für Festkörperforschung,
Stuttgart
Quelle: Angewandte Chemie 1999, 111 (15), 2409 - 2411
Criteria of this press release:
Biology, Chemistry
transregional, national
Scientific Publications
German
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