Forscher entdecken Material mit ähnlichen Eigenschaften wie Graphen

Dr. Frederik Wolff-Fabris vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) hat nun gemeinsam mit Kollegen aus Korea ein Material entwickelt und untersucht, das ähnliche physikalische Eigenschaften aufweist wie eben dieses Graphen.

Strukturell ähnelt es zudem der Klasse der Eisen-Pniktide, also Hochtemperatur-Supraleitern, und zukunftsträchtig ist es allemal: Aufgrund der Lage der einzelnen Bestandteile im Periodensystem der Elemente lässt sich ein Teil der Atome einfach durch Fremdatome ersetzen.

Heraus kommen neue Materialien, die supraleitend, magnetisch oder Topologische Isolatoren sein können.

Dr. Jun Sung Kim aus Südkorea kam Anfang dieses Jahres als Nutzer an das Hochfeld-Magnetlabor Dresden im HZDR, um einige Materialproben in hohen Magnetfeldern zu untersuchen. Erstmalig beschäftigten sich er und sein Kollege aus Dresden, Dr. Frederik Wolff-Fabris, mit dem Metall SrMnBi2 und stellten Erstaunliches fest: Das aus den drei Elementen Strontium, Mangan und Wismut bestehende Material verhält sich physikalisch ähnlich wie das „Wundermaterial“ Graphen.

Aufgrund seiner Zusammensetzung und der Position seiner Elemente im Periodensystem der Elemente ermöglicht SrMnBi2 eine einfache und unkomplizierte Dotierung mit Fremdatomen. Das Einbringen von Fremdatomen geringer Menge verändert die physikalischen Eigenschaften eines Materials. Möglicherweise lässt sich so ein neuer Magnet oder Supraleiter herstellen.

SrMnBi2 steht derzeit auch im Fokus anderer Forschergruppen, doch nur der Einsatz von sehr hohen Magnetfeldern, wie sie im Hochfeld-Magnetlabor Dresden erzeugt werden, ermöglichte die exakten Ergebnisse und somit eine Veröffentlichung im Fachmagazin Physical Review Letters. Noch in diesem Jahr wird Dr. Jun Sung Kim nach Dresden zurückkehren, um gemeinsam mit Wolff-Fabris weitere Untersuchungen an SrMnBi2 durchzuführen.

Publikation
Die Originalarbeit ist unter dem Titel „Anisotropic Dirac Fermions in a Bi Square Net of SrMnBi2“
von Joonbum Park, G. Lee, F. Wolff-Fabris, Y. Y. Koh, M. J. Eom, Y. K. Kim, M. A. Farhan, Y. J. Jo,
C. Kim, J. H. Shim and J. S. Kim in Physical Review Letters, Vol. 107, No.12 veröffentlicht

(DOI: 10.1103/PhysRevLett.107.126402) und unter http://prl.aps.org/abstract/PRL/v107/i12/e126402 abrufbar.

Pressekontakt
Dr. Christine Bohnet
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf
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Das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) hat das Ziel, langfristig ausgerichtete Spitzenforschung auf gesellschaftlich relevanten Gebieten zu leisten. Folgende Fragestellungen stehen hierbei im Fokus:
• Wie verhält sich Materie unter dem Einfluss hoher Felder und in kleinsten Dimensionen?
• Wie können Tumorerkrankungen frühzeitig erkannt und wirksam behandelt werden?
• Wie nutzt man Ressourcen und Energie effizient und sicher?
Zur Beantwortung dieser wissenschaftlichen Fragen werden fünf Großgeräte mit teils einmaligen Experimentiermöglichkeiten eingesetzt, die auch externen Nutzern zur Verfügung stehen.

Das HZDR ist seit 1.1.2011 Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands. Es hat vier Standorte in Dresden, Freiberg, Leipzig und Grenoble und beschäftigt rund 800 Mitarbeiter – davon 380 Wissenschaftler inklusive 120 Doktoranden.