Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Magnet aus Schaufelrädern und Säulen

01.12.2014

Magnetische Schichten und Ketten vereinigen sich zu dreidimensionalem magnetischen Gerüst

Magnete kennt man aus dem Alltag als kompakte metallische Stäbe, Hufeisen oder Blöcke. Magnete müssen aber nicht zwangsläufig aus Metallen oder Metalloxiden bestehen. Inzwischen beschäftigt sich die Forschung auch mit sogenannten molekularen Magneten aus organischen Bausteinen und Metallionen oder rein organischen Verbindungen.


Damit ein Material magnetisch wird, ist eine makroskopisch geordnete Ausrichtung der enthaltenen „Elementarmagnete“ (die auf ungepaarten Elektronenspins beruhen) notwendig.

(c) Wiley-VCH

Japanische Forscher stellen in der Zeitschrift Angewandte Chemie jetzt ein dreidimensionales magnetisches Gerüst vor, das aus einem molekularen Schichtmagneten und einem säulenartigen magnetischen System aufgebaut wurde.

Der Vorteil molekularer Magneten ist, dass sie keine metallischen, sondern kunststoffartige Eigenschaften zeigen. Forscher hoffen auf eine Materialklasse mit maßgeschneiderten optischen, elektrischen, mechanischen, bioverträglichen und weiteren Eigenschaftskombinationen für Einsatzgebiete, für die konventionelle Magnete nicht geeignet sind.

Elektronische Komponenten, wie neuartige Speichermedien, Diagnostik und Medizintechnik zählen zu den potenziellen Anwendungsgebieten. Die Forschung steckt allerdings noch in den Kinderschuhen. Eines der praktischen Probleme ist, dass die meisten molekularen Magnete bisher nur bei extrem tiefen Temperaturen funktionieren.

Damit ein Material magnetisch wird, ist eine makroskopisch geordnete Ausrichtung der enthaltenen „Elementarmagnete“ (die auf ungepaarten Elektronenspins beruhen) notwendig. In einem Molekülverbund sind diese aber zu weit voneinander entfernt, um direkt wechselwirken zu können.

Bestimmte Konstellationen chemischer Bindungen können die magnetischen Wechselwirkungen jedoch weiterleiten. In Systemem, die aus verschiedenen magnetischen Bausteinen aufgebaut werden sollen, ist es allerdings nicht leicht, die magnetischen Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Ketten oder Lagen zu kontrollieren.

Hiroki Fukunaga und Hitoshi Miyasaka von der Tohoku University (Japan) ist es jetzt gelungen, eine dreidimensionale Struktur mit magnetischer Fernordnung herzustellen, indem sie einen zweidimensionalen Schichtmagneten und ein eindimensionales, säulenartiges magnetisches System kombinierten. In der erhaltenen säulenverknüpften Schichtstruktur sorgen die Säulen für Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Schichten, die eine spontane Magnetisierung ermöglichen.

Die magnetische Schicht besteht aus einem schaufelradförmigen Komplex mit einer Achse aus zwei Rutheniumionen, an die vier flache organische „Schaufeln“ gebunden sind. Die „Schaufelräder“ werden über einen flachen organischen Halbleiter (Tetracyanochinodimethan, TCNQ) zu durchgehenden Schichten verknüpft. „Säulen“ verbinden die Schichten zu einem dreidimensionalen Gitter.

Die Säulen bestehen aus zwei flachen Molekülen, zwischen denen sich ein Eisen-Ion befindet. Zwischen den einzelnen Bausteinen kommt es zur Übertragung von Ladungen und anderen elektronischen Wechselwirkungen. Sie sind die Voraussetzung für die magnetische Fernordnung innerhalb des Gerüsts.

Unterhalb von –191 °C (unter Druck –166 °C) ist das Material magnetisch. Das hört sich zwar ziemlich kalt an, ist für molekülbasierte Magneten jedoch ein recht hoher Wert, der die Forscher zuversichtlich stimmt.

Angewandte Chemie: Presseinfo 40/2014

Autor: Hitoshi Miyasaka, Tohoku University (Japan), http://www.miyasaka-lab.imr.tohoku.ac.jp/

Permalink to the original article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201410057

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.


Weitere Informationen:

http://presse.angewandte.de

Dr. Renate Hoer | GDCh

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung
14.12.2017 | Universität Bayreuth

nachricht Warum Teige an Oberflächen kleben
14.12.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Materialinnovationen 2018 – Werkstoff- und Materialforschungskonferenz des BMBF

13.12.2017 | Veranstaltungen

Innovativer Wasserbau im 21. Jahrhundert

13.12.2017 | Veranstaltungen

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mitochondrien von Krebszellen im Visier

14.12.2017 | Biowissenschaften Chemie

Grazer Forscher stellen Methode zur dreidimensionalen Charakterisierung vulkanischer Wolken vor

14.12.2017 | Geowissenschaften

Leibniz-Preise 2018: DFG zeichnet vier Wissenschaftlerinnen und sieben Wissenschaftler aus

14.12.2017 | Förderungen Preise