Robert Klatt
Die neue Form des Magnetismus tritt in zweidimensionalen Materialien auf und könnte bei der Entwicklung von Supraleitern und Suprafluiden helfen.
Klosterneuburg (Österreich). Magneten erhalten ihre Wirkung aufgrund der in den elementaren Bauteilen, dies sind meistens einzelne Atome, auftretenden magnetische Momente. In der Physik wird Magnetismus aus diesem Grund als kooperativer Effekt verstanden, der nur durch die Wechselwirkung der einzelnen Bauteile entstehen kann. Wie dieser Effekt in dreidimensionalen Objekten wirkt, hat die Wissenschaft bereits vor langer Zeit erforscht.
Die magnetischen Eigenschaften sogenannter zweidimensionaler Materialien sind hingegen nur im geringem Umfang bekannt. Zweidimensionaler Materialie, wie zum Beispiel ein kürzlich erzeugtes Goldplättchen, das eine Million mal dünner als ein Fingernagel ist, sind nur ein Atom dick. Wissenschaftler der Universität Heidelberg und des Institute of Science and Technology (IST) haben laut eines im Fachmagazin Physical Review Letters publizierten Artikels nun eine neue Form des Magnetismus zwischen ultradünnen Atomschichten entdeckt.
Die neuentdeckte Form des Magnetismus entsteht durch die Wechselwirkung einzelner Schichten eines zweidimensionalen Materials. Giacomo Bighin, Autor der Studie erklärt, dass „sich in diesem Fall der Magnetismus aus der Interaktion der beiden Schichten ergibt und ist nur schwer zu erkennen ist."
Derzeit handelt es sich bei der Entdeckung der Wissenschaftler um einen rein theoretischen Ansatz, der schon bald in Zusammenarbeit mit Experimentalphysikern an realen Systemen bestätigt werden soll. Laut Bighin könnten dafür frei schwebende, ultrakalte Atome genutzt werden, aus denen mit einem Laser oder wie kürzlich entdeckt mit einem Elektronenstrahl ein zweidimensionales Gitter erzeugt wird. Sollte die Theorie der Physiker bestätigt werden, würde bei der neuen Magnetismusform die Kraft des Magnetsfelds ansteigen, je näher die Atomschichten sich innerhalb des Gitters kommen.
Laut Bighin „ist es wichtig solche Effekte zu verstehen, da auch unsere elektronischen Geräte immer kleiner werden.“ In Zukunft könnte die Theorie außerdem bei der Erforschung anderer physikalischer Phänomene wie Supraleitern und Suprafluiden helfen.
Physical Review Letters, doi: 10.1103/PhysRevLett.123.100601
