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Dreidimensionales Polymer mit ungewöhnlichem Magnetismus

25.10.2006
Aus organischen Materialien wie z. B. Plastik lassen sich bisher keine Magnete herstellen. Vor kurzem wurde jedoch im Forschungszentrum Rossendorf in Dresden in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam bei einem Polymer eine magnetische Ordnung entdeckt.
Die vornehmlich aus Wasserstoff, Fluor, Kohlenstoff und Kupfer bestehende Struktur liegt als völlig neuartiger, dreidimensionaler und sehr stabiler Komplex vor, wie demnächst in der Fachzeitschrift "Chemical Communications" nachzulesen sein wird. Magnetismus ist eine physikalische Eigenschaft der Materie, die auf dem magnetischen Spin von Elektronen beruht. Eisen beispielsweise ist ein Ferromagnet, bei dem diese Spins parallel ausgerichtet sind, was ein einheitliches magnetisches Feld erzeugt. Antiferromagnetismus liegt hingegen vor, wenn benachbarte Spins entgegen gesetzt zueinander liegen.

Bei der nun im Forschungszentrum Rossendorf analysierten Verbindung konnte eine solche antiferromagnetische Eigenschaft erstmalig nachgewiesen werden. Das Polymer zeichnet sich durch eine neuartige und ungewöhnliche Struktur aus, in der die Kupferatome mit organischen (Pyrazin-)Molekülen Ebenen bilden, die wiederum über Brücken aus Wasserstoff und Fluor miteinander verbunden sind. Das dreidimensionale Polymer wurde von Chemikern um Jamie Manson an der Eastern Washington University hergestellt und anschließend von Physikerteams in Großbritannien und im Forschungszentrum Rossendorf untersucht.

Metallisches Kupfer ist nicht magnetisch. Bei einer Temperatur von 1,54 Kelvin, also 1,54 Grad über dem absoluten Nullpunkt von -273,15 °C, fanden Joachim Wosnitza und seine Kollegen vom Hochfeld-Magnetlabor Dresden heraus, dass die eingebetteten Kupferatome antiferromagnetisch ordnen. In der Verbindung besitzt jedes Kupferion einen magnetischen Spin, der über die organischen Einheiten mit benachbarten Spins wechselwirkt. Wie diese Wechselwirkung entsteht und zu beeinflussen ist, wird gegenwärtig weiter erforscht.

Weitere Polymer-Proben aus dem Labor Mansons sollen im Forschungszentrum Rossendorf untersucht werden mit dem Ziel, den für diese Klasse der Polymere neu entdeckten Magnetismus besser verstehen zu können. Dies wäre ein wichtiger Schritt, um in Zukunft organische Materialien mit maßgeschneiderten magnetischen Eigenschaften herstellen zu können. Mit Eisen und anderen ferromagnetischen Materialien lassen sich Magnete bauen, mit Polymeren ist dies nach derzeitigem Wissenstand nicht möglich. Die große Vision der Physiker ist es, bei neuartigen Polymerverbindungen auch auf ferromagnetische Eigenschaften zu stoßen, um damit schließlich innovative Magnete herstellen zu können.

Online-Ausgabe des Artikels in "Chemical Communications" unter:
http://www.rsc.org/Publishing/ChemScience/index.asp
Originalveröffentlichung im Druck, erscheint voraussichtlich im Dezember 2006.

Weitere Auskünfte:
Prof. Joachim Wosnitza
Direktor des Instituts Hochfeld-Magnetlabor Dresden
Tel.: 0351 260 - 3524
Fax: 0351 260 - 3531
Email: j.wosnitza@fz-rossendorf.de

Pressekontakt:
Dr. Christine Bohnet
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Forschungszentrum Rossendorf
Tel.: 0351 260 - 2450 oder 0160 969 288 56
Fax: 0351 260 - 2700
c.bohnet@fz-rossendorf.de
Postanschrift: Postfach 51 01 19 ? 01314 Dresden
Besucheranschrift: Bautzner Landstraße 128 ? 01328 Dresden

Information:

Das FZR erbringt wesentliche Beiträge auf den Gebieten der Grundlagenforschung sowie der anwendungsorientierten Forschung und Entwicklung zur

o Aufklärung von Strukturen im nanoskaligen und subatomaren Bereich und der darauf beruhenden Eigenschaften der Materie,

o frühzeitigen Erkennung und wirksamen Behandlung von Tumor- und Stoffwechselerkrankungen als den dominierenden Gesundheitsproblemen in der modernen Industriegesellschaft sowie

o Verbesserung des Schutzes von Mensch und Umwelt vor technischen Risiken.

Dazu werden 6 Großgeräte eingesetzt, die europaweit unikale Untersuchungsmöglichkeiten auch für auswärtige Nutzer bieten. Das Hochfeld-Magnetlabor Dresden ist eines dieser Großgeräte.

Das FZR ist mit ca. 650 Mitarbeitern das größte Institut der Leibniz-Gemeinschaft (www.wgl.de) und verfügt über ein jährliches Budget von rund 54 Mill. Euro. Hinzu kommen etwa 7 Mill. Euro aus nationalen und europäischen Förderprojekten sowie aus Verträgen mit der Industrie. Zur Leibniz-Gemeinschaft gehören 84 außeruniversitäre Forschungsinstitute und Serviceeinrichtungen für die Forschung. Leibniz-Institute arbeiten interdisziplinär und verbinden Grundlagenforschung mit Anwendungsnähe. Jedes Leibniz-Institut hat eine Aufgabe von gesamtstaatlicher Bedeutung, weshalb sie von Bund und Länder gemeinsam gefördert werden. Die Leibniz-Institute hatten 2004 ein Budget von 1,1 Milliarden Euro und beschäftigten rund 13.000 Mitarbeiter (Stand 1.1.2005).

Dr. Christine Bohnet | idw
Weitere Informationen:
http://www.fz-rossendorf.de
http://www.rsc.org/Publishing/ChemScience/index.asp

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