Nach 72 Jahren: Verhalten von Magnetit erklärt

10. Dezember 2013, 14:36 Uhr
Nach 72 Jahren: Verhalten von Magnetit erklärt
Nach 72 Jahren: Verhalten von Magnetit erklärt

Einem internationalen Forscher-Team gelang die Entdeckung eines subtilen elektronischen Effekts in Magnetit, dem natürlich vorkommenden Mineral mit dem höchsten Magnetismus. Dieser Effekt führt zu einem völlig neuen Verständnis, wie sich die elektrische Leitfähigkeit von Magnetit bei tiefen Temperaturen verhält, erlaubt neue Einsichten bezüglich des Materials, bei dem Magnetismus überhaupt entdeckt wurde, und führt wohl zur Veränderung in der weiteren Erforschung von Magnetit und ähnlichen Materialien.

 

Die magnetischen Eigenschaften von Magnetit wurden schon vor über 2000 Jahren entdeckt. Auf Magnetit basieren daher alle originalen Konzepte von Magneten und den Magnetismus selbst. Das Material beeinflusste daher für lange Zeit die Forschungen bezüglich magnetischer Aufzeichnung zum Beispiel in Speichermedien.

Die Untersuchungen fanden am ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) in Grenoble (Frankreich) statt und wurden in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.

 

Schon 1939 entdeckte der niederländische Wissenschaftler Evert Verwey, dass die elektrische Leitfähigkeit von Magnetit bei tiefen Temperaturen abrupt und stark abnimmt. Unter etwa 125 K (-150 °C) verwandelt sich das metallische Mineral sogar in einen Isolator. Trotz vieler Anstrengungen dieses Verhalten aufzuklären, blieb die Frage bis heute im Kern offen.

 

Das Team löste das Problem, indem ein kleiner Magnetit-Kristall bei sehr tiefen Temperaturen mit einem intensiven Röntgen-Strahl beaufschlagt wurde. Die so erzielten Messergebnisse lieferten den Schlüssel zu Verständnis eines subtilen Re-Arrangements der chemischen Struktur des Minerals. Es zeigte sich nämlich, dass Elektronen in einer Falle aus drei Eisen-Atomen festsitzen, wodurch kein elektrischer Strom mehr transportiert werden kann. Diese Erkenntnis erlaubt neuartige Einblicke in den Aufbau von Magnetit und wird weitere Entwicklungen bei magnetischen Technologien befördern.

 

Bild: Rob Lavinsky, iRocks.com

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