Die Geheimnisse des Magnetismus
Gemäss Forschern aus Lausanne haben isolierte Atome auf einer Oberfläche eine rund 200 Mal grössere magnetische Energie als Atome in Atomgruppen.
Das Eidgenössische Technische Hochschule Lausanne (EPFL) spricht von einer Weltpremiere.
Untersucht wurde die magnetische Anisotropie von Atomen. Bei der Anisotropie handelt es sich um die Eigenschaft eines Körpers oder Umfelds, in verschiedenen Richtungen ein verschiedenes Verhalten zu zeigen.
«Erstmals haben wir der Entstehung der magnetischen Anisotropie von Atomen beigewohnt, und es ist uns gelungen, sie zu messen», erklärte Pietro Gambardella, Assistent von Prof. Harald Brune am Institut für Nanostrukturphysik, gemäss EPFL-Mitteilung vom Freitag.
200 Mal grössere magnetische Energie
Die Physiker wussten bereits, dass sich die Eigenschaften eines freien Atoms von denjenigen eines aus mehreren Atomen bestehenden Festkörpers unterscheiden. Ein im Raum isoliertes Atom weist keine Energie der magnetischen Anisotropie auf.
So richtete sich die Forschung auf isolierte, auf einer ebenen Oberfläche aus nicht-magnetischem Platin abgelegte Kobalt-Atome.
Die Wissenschafter massen bei diesen Atomen eine Energie der magnetischen Anisotropie, die 200 Mal grösser war als jene, die von einem Atom unter anderen Atomen in einem Kobalt-Kristall abgegeben wird.
Beim Erhitzen der Oberfläche bildeten die Atome untereinander Gruppen von 2-40 Atomen. Die Energie der magnetischen Anisotropie verringerte sich stark, sogar schon bei einer aus nur 3 Atomen bestehenden Gruppe. Sie bewegte sich rasch auf den für Festmetalle typischen Wert zu.
Bedeutsamer Fortschritt
Diese Entdeckung erlaubt es, die Veränderung der magnetischen Energie während der Bildung von kleinen Atomgruppen (Nanostrukturen) zu beschreiben.
Vielleicht inspiriert sie Forscher eines Tages zum Entwurf magnetischer Materialien mit noch leistungsfähigeren Eigenschaften als den heute bekannten, hofft die EPFL.
Die Forschungsarbeiten wurden in Zusammenarbeit mit Italien, Frankreich und Deutschland durchgeführt. Sie werden in der Fachzeitschrift «Science» veröffentlicht.
swissinfo und Agenturen
Unter Anisotropie versteht man in der Physik die Eigenart von Kristallen, nach verschiedenen Richtungen physikalische Eigenschaften zu zeigen.
In der Botanik bedeutet Anisotropie die Fähigkeit von Pflanzenteilen, unter gleichen Bedingungen verschiedene Wachstumsrichtungen anzunehmen.
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