Phänomen einseitiger Magnet – Entdeckung beruht auf Nanostruktur

Ein einseitiger Magnet wurde zuvor noch nie beobachtet oder gar hergestellt: Doch Wissenschaftler vom Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) und der türkischen Muğla Sıtkı Koçman University haben solch einen Nanomagneten erzeugt und analysiert. Nun zeigen sie in ihrem Film auf YouTube, dass das Phänomen auch unter normalen Raumbedingungen stabil ist.

Im Video ist es auch für Laien zu erkennen: Auf der einen Seite lässt sich das etwa daumennagelgroße Teilchen vom Magneten anziehen. Dreht man es um 180 Grad, passiert hingegen nichts. „Diese Entdeckung ist mehr als ungewöhnlich“, erklärt UDE-Prof. Dr. Mehmet Acet. „Bisher gibt es solche Materialien nur in der Theorie.“

Gemeinsam mit seiner türkischen Kollegin Dr. Aslı Çakır erhitzte er eine Probe aus Nickel, Mangan und Indium in einem Magnetfeld auf rund 380°C. Dabei beobachteten die Wissenschaftler, dass sich der Aufbau des Materials veränderte. Es bildeten sich einzelne, nur rund zwei bis fünf Nanometer große Partikel innerhalb der Struktur. Dadurch verhielt sich die Probe plötzlich wie ein einseitiger Magnet – vereinfacht ausgedrückt bestand sie nur aus einem Nordpol.

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Analysen ergaben, dass die Partikel einen Kern und eine Hülle haben. Dabei bleibt die Magnetisierungsrichtung der Hülle immer gleich – im Kern dagegen lässt sie sich von außen beeinflussen.

Die Probe lässt sich nur dann anziehen, wenn die Magnetisierung innen und außen gleich ausgerichtet ist – und auch dann nur auf der entsprechenden Seite. Doch dann ist ihre Kraft dreimal stärker als die der Elektromagneten, mit denen man auf Schrottplätzen ganze Autos hochhievt. Weist die Magnetisierung in Kern und Hülle hingegen zu verschiedenen Seiten, so hebt sich die Wirkung komplett auf.

Eine solches Material böte sich unter anderem für die Datenspeicherung an, denn „einmal mit dem Laser eingebrannt, hält die starke Magnetisierung bis in alle Ewigkeit“, erläutert Acet. Mit drei anderen Arbeitsgruppen aus der Physik möchte er diesem Phänomen künftig weiter auf den Grund gehen.

Link zum Video: https://www.youtube.com/watch?v=0VlSksW2G-s

Originalpublikation: A. Çakır, M. Acet, and M. Farle. Shell-ferromagnetism of nano-Heuslers generated by segregation under magnetic field. Sci. Rep. 6, 28931 (2016).
DOI: 10.1038/srep28931

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