Neues magnetisches Element entdeckt

28. Mai 2018, 15:46 Uhr
Extrem dünner magnetischer Ruthenium-Film.
Bild: University of Minnesota, Quarterman et al.
Extrem dünner magnetischer Ruthenium-Film.
Bild: University of Minnesota, Quarterman et al.
Forscher der University of Minnesota konnten zeigen, dass das chemische Element Ruthenium (Ru) das vierte Einzelelement ist, das bei Raumtemperatur eine Art Ferromagnetismus aufweist. Die Entdeckung eignet sich potentiell zur Herstellung spezieller Sensoren.

Ferromagnetismus ist eine Eigenschaft bestimmter Materialien wie Eisen, Permanentmagnete zu bilden oder von Magneten angezogen zu werden. Seit der Entdeckung von Magnetsein vor gut 2.500 Jahren in Griechenland wurden nur drei Elemente des Periodensystems gefunden, die bei Raumtemperatur ferromagnetisch sind: Eisen (Fe), Kobalt (Co) und Nickel (Ni). Das Gadolinium (Gd) als Element der sogenannten seltenen Erden verfehlt das Kriterium um lediglich 8 °C.

Magnetische Materialien sind für die moderne Industrie von großer Bedeutung; sie finden sich in vielen alltäglichen Anwendungen wie Sensoren, Elektromotoren, Generatoren, Festplatten und oder Spintronic-Speichern. Da sich die Dünnschichttechnik in den letzten Jahrzehnten verbessert hat, kann man nun Strukturen erzwingen, die in der Natur unmöglich sind. Mit dünnen Schichten wurde demonstriert, dass Ru das vierte ferromagnetische Element ist. Die Details der Forschung wurden in Nature Communications veröffentlicht.

Laut den Autoren hat es ungefähr zwei Jahre gedauert, bis der richtige Weg gefunden wurde, dieses Material zu entwickeln und zu validieren. Die Branche zeigt sich darin einig, dass diese Entdeckung deutliche Auswirkungen auf die Halbleiterindustrie haben wird. Neben Spintronik ist auch der Einsatz in diversen magnetischen Sensoren denkbar. Der Drang nach neuen Materialien hat zu neuen Versuchen geführt, bei denen eigentlich nicht-ferromagnetische Materialien wie Ru, Palladium (Pd) und Osmium (Os) unter den richtigen Bedingungen ferromagnetisch werden können. Aus Anwendungsperspektive ist Ru deshalb interessant, weil es nicht leicht oxidiert und wohl besonders temperaturstabil ist, was vor allem für magnetische Speicher relevant ist.
 
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