Flexible Minimagneten

Foto: Parallel stehende Elektrodenspins

Vögel, Fische und andere Lebewesen orientieren sich bei ihren Wanderungen am Magnetfeld der Erde. Sie nutzen dazu winzige Kristalle des Eisenoxids Magnetit, das starke magnetische Eigenschaften besitzt und sich vermutlich auch im Kopf dieser Lebewesen befindet. Weltweit haben Wissenschaftler sich diese Teilchen zum Vorbild genommen – sie wollen kleinste Magneten, die nur aus einem einzigen Molekül bestehen, künstlich herstellen. Das ist nun der Professorin Dr. Annie Powell vom Institut für Anorganische Chemie an der Universität Karlsruhe und ihrem Team.

Verantwortlich für magnetische Eigenschaften ist der Elektronenspin, der Eigendrehimpuls von Elektronen. Normalerweise kommen Elektronen in einem Atom gepaart vor, sie teilen sich einen bestimmten Raum innerhalb der Atomhülle. Die Richtungen der Spins dieser beiden Elektronen sind einander genau entgegengesetzt. "Die Schwierigkeit besteht darin", erklärt Annie Powell, "zu erreichen, dass die Spins parallel stehen - und damit magnetisch sind."

Ziel der Karlsruher Forscher war deshalb, durch eine besondere Bauweise des Moleküls möglichst viele einzelne, ungepaarte Elektronen mit dem gleichen Drehimpuls zu erhalten, denn: Je mehr Spins, desto mehr Magnetismus.

Und so entstand ein neues Molekül, das aus 19 Mangan-Zentren besteht und 83 ungepaarte Elektronen besitzt - alle Spins zeigen in eine Richtung. Jetzt gilt es, die Bedingungen herauszufinden, unter denen sich das Molekül reproduzieren und damit industriell herstellen lässt.

Der Vorteil molekularer Magneten gegenüber herkömmlicher Magneten aus Metallen oder Oxiden besteht darin, dass sie wesentlich flexibler sind. Das „Gedächtnis“ des neuartigen Magnets soll beispielsweise dabei helfen, magnetische RAMs für Computer herzustellen, die sich mehr Informationen dauerhaft merken und dadurch schneller sind.

COMPAMED.de; Quelle: Universität Karlsruhe