Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

ETH-Forschende finden einen neuen magnetischen Zustand der Materie

02.05.2003


Albert Einstein, bekannt als Vater der Relativitätstheorie, hat einige bahnbrechende Erkenntnisse für die moderne Physik geleistet. So hat er zusammen mit dem indischen Physiker Satyendra Nath Bose postuliert, dass bei tiefen Temperaturen markante Unterschiede in den Eigenschaften der Materie zu erwarten sind, wenn deren Bausteine, d.h. Atome oder Elektronen, ihre Individualität verlieren und sich zu einem einheitlichen, grösseren Komplex vereinen.



Forscher der ETH Zürich, des Paul Scherrer Instituts und der Universität Bern haben kürzlich diesen Komplex, das so genannte Bose-Einstein-Kondensat, erstmals für ein magnetisches System, nämlich für die Verbindung Thallium-Kupfer-Trichlorid nachgewiesen. Die Resultate werden in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins "Nature" publiziert.



Viele der von uns verwendeten Materialien haben magnetische Eigenschaften. Der Magnetismus kommt dabei dadurch zustande, dass sich ein Teil der Elektronen des Materials quasi als Mini-Magnete geordnet ausrichtet und so im Material ein magnetisches Moment aufbaut. Aus der Forschung resultieren ständig neue magnetische Materialien mit verbesserten Eigenschaften für technische Anwendungen. Besonders intensiv ist heute die interdisziplinäre Forschung von Physikern und Chemikern auf dem Gebiet der molekularen Magnete. Dazu gehört Thallium-Kupfer-Trichlorid. In dieser Verbindung sind die magnetisch aktiven Kupferatome paarweise angeordnet und untereinander mit antiparalleler Ausrichtung der magnetischen Momente gekoppelt. Diese Kopplung führt dazu, dass diese Verbindung natürlich nicht magnetisch ist, aber beim Anlegen eines äusseren Magnetfeldes eine ungewöhnliche Art magnetischer Ordnung einsetzt. Diesen Befund kann man mit der konventionellen Magnetismustheorie nicht erklären, wohl aber mit einem theoretischen Ansatz basierend auf dem Phänomen der Bose-Einstein-Kondensation.

Bose-Einstein-Kondensat in magnetischer Verbindung nachgewiesen

Forschende am Laboratorium für Neutronenstreuung der ETH Zürich und des Paul Scherrer Instituts (PSI) und am Chemie-Departement der Universität Bern haben nun mittels Neutronenstreuexperimenten umfangreiche Untersuchungen der Verbindung Thallium-Kupfer-Trichlorid durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass beim Anlegen eines äusseren Magnetfelds der Charakter des energetisch tiefsten Anregungsastes ändert und eine lineare Beziehung zwischen Impuls und Energie aufweist. Diese war theoretisch für die Bose-Einstein-Kondensation vorhergesagt worden. Dieser erstmalige experimentelle Nachweis der Bose-Einstein-Kondensation in einer magnetischen Verbindung, der in der Ausgabe vom 1. Mai 2003 des Wissenschaftsmagazins "Nature" beschrieben wird, ist ein weiterer Meilenstein eines in den Anfängen nicht voll erkannten, aber äusserst wichtigen physikalischen Phänomens.

Bose-Einstein-Kondensation - wichtiges physikalisches Phänomen

Die Bedeutung der Bose-Einstein-Kondensation wurde in Fachkreisen lange nicht erkannt und eher als theoretische Übung eingestuft. Erst mit der Entdeckung der Supraflüssigkeit in Helium-4 wurde die Fachwelt auf die Bose-Einstein-Kondensation aufmerksam, welche das viskositätsfreie Verhalten von flüssigem Helium-4 unterhalb einer Temperatur von 2,17 Kelvin erklärte. 1996 wurde der Physik-Nobelpreis an David M. Lee, Douglas D. Osheroff und Robert C. Richardson für die Entdeckung der Supraflüssigkeit in Helium-3 vergeben. Die Bose-Einstein-Kondensation ist auch die Basis für das Verständnis der Supraleitung, die in der Theorie von John Bardeen, Leon N. Cooper und Robert Schrieffer (Physik-Nobelpreis 1972) auf der durch Gitterschwingungen induzierten Paarung von Elektronen beruht. Erst in den letzten Jahren haben Steven Chu, Claude Cohen und William D. Phillips (Physik-Nobelpreis 1997) Methoden entwickelt, einzelne Atome auf tiefste Temperaturen abzukühlen, mittels Laserlicht einzufangen und damit - in Koexistenz mit gewöhnlichen Atomen - eine Art Superatome herzustellen, deren aussergewöhnliche Eigenschaften auf Grund intensiver Untersuchungen von Eric A. Cornell, Wolfgang Ketterle und Carl E. Wieman (Physik-Nobelpreis 2001) ebenfalls auf der Bose-Einstein-Kondensation beruhen.

Ansprechpartner:
Prof. Albert Furrer
Laboratorium für Neutronenstreuung
ETH Zürich und Paul Scherrer Institut
Telefon +41 (0)56-310 20 88
Telefax +41 (0)56-310 29 39
E-mail albert.furrer@psi.ch

Beatrice Huber | idw
Weitere Informationen:
http://www.psi.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Planeten außerhalb unseres Sonnensystems: Bayreuther Forscher dringen tief ins Weltall vor
23.02.2017 | Universität Bayreuth

nachricht Kühler Zwerg und die sieben Planeten
23.02.2017 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie