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Materialwissenschaft mit 70 Tesla

10.08.2006
Das erste wissenschaftliche Experiment mit 70 Tesla im Hochfeld-Magnetlabor Dresden des Forschungszentrums Rossendorf beweist nachdrücklich, dass die Materialeigenschaften eines Metalls durch das Anlegen eines hohen Magnetfeldes verändert werden können. Dies gilt für die Verbindung CeBiPt, einem so genannten Halbmetall aus Cer, Wismut und Platin. Eine wissenschaftliche Veröffentlichung zu Untersuchungen mit 50 Tesla, die in Kooperation mit dem Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) Dresden und weiteren Gruppen durchgeführt wurden, wird in einer der nächsten Ausgaben des New Journal of Physics zu finden sein.
Der Dresdner Materialforschung stehen erst seit wenigen Tagen Magnetfelder in einer Stärke von 70 Tesla zur Verfügung. Weltweit gibt es überhaupt nur wenige Labors, in denen wiederholbare Experimente mit Magnetpulsen in dieser Stärke gemacht werden können. Tesla ist die physikalische Einheit für die Magnetfeldstärke. Ein starker Kühlschrankmagnet hat etwa 0,3 Tesla und 70 Tesla entsprechen dem Zwei- bis Dreimillionenfachen des Magnetfeldes der Erde.

Die Messung des exotischen Halbmetalls CeBiPt fand am 4. August 2006 im Forschungszentrum Rossendorf (FZR) statt. Sie untermauert das Ergebnis, das mit 50 Tesla erreicht wurde und das die Fachwelt in Erstaunen versetzt hatte. Die elektronischen Eigenschaften des Metalls änderten sich in dem hohen Magnetfeld. Bislang galten Metalle doch als robust und stabil gegenüber äußeren Einflüssen wie Temperatur und Magnetfeld.

Die Eigenschaft eines Metalls wird u. a. durch frei bewegliche Ladungsträger, also Elektronen, bestimmt. Diese Elektronen liegen in einer für jedes Metall bestimmten Dichte vor. Die Ladungsträgerdichte ändert sich üblicherweise bei hohen Magnetfeldern nicht. Prof. Joachim Wosnitza von Hochfeld-Magnetlabor Dresden des FZR untersuchte gemeinsam mit experimentell und theoretisch arbeitenden Gruppen des IFW, des Max-Planck-Instituts für Chemische Physik fester Stoffe sowie der Universitäten Karlsruhe, Braunschweig und Hiroshima, Japan, die Halbmetalle CeBiPt und LaBiPt. Die Physiker stellten erstmalig fest, dass sich bei 50 Tesla die elektronischen Eigenschaften ändern. Diesen Befund belegen die aktuellen drastischen Änderungen, die in der Messung bei 70 Tesla beobachtet wurden.

Der Titel der Publikation im New Journal of Physics (http://www.njp.org/) lautet: "Magneticfield- and temperature-dependent Fermi surface of CeBiPt". Autoren: J. Wosnitza, G. Goll, A. D. Bianchi, B. Bergk, N. Kozlova, I. Opahle, S. Elgazzar, Manuel Richter, O. Stockert, H. v. Löhneysen, T. Yoshino und T. Takabatake.

Das Hochfeld-Magnetlabor Dresden strebt den Europarekord mit den stärksten gespulsten Magnetfeldern für die Forschung noch in diesem Jahr an. Ab 2007 soll das Labor zu einer attraktiven Serviceeinrichtung für Materialforscher aus ganz Europa avancieren.

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Joachim Wosnitza
Institutsdirektor Hochfeld-Magnetlabor Dresden
Forschungszentrum Rossendorf
Tel.: 0351 260 - 3524
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 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 haben ein Budget von über 1 Milliarde Euro und beschäftigen rund 13.000 Mitarbeiter (Stand 1.1.2006).

Dr. Christine Bohnet | idw
Weitere Informationen:
http://www.fz-rossendorf.de

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