Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nature Materials: Blitzschneller Umschaltmechanismus für Magnetketten

03.12.2012
Anwendungsfelder von Krebstherapie bis IT-TEchnologien

Mit einem Laserpointer einen Magneten vom Kühlschrank zu lösen, hört sich aufs Erste unwirklich an. Doch ziemlich genau dieses Kunststück hat ein Physiker-Team der Universität Stuttgart und aus Florenz unter der Leitung von Sofja Kovalevskaja-Preisträger Dr. Lapo Bogani vollbracht.

Den Wissenschaftlern gelang es, die Eigenschaften winziger Nanomagnetketten optisch mit Hilfe von Laserstrahlen zu beeinflussen. Dadurch entmagnetisieren sich die Moleküle nicht zufällig, sondern können blitzschnell umgepolt werden. Der so genannte Kickoff-Mechanismus soll die Anwendung von Nanomagnetketten zum Beispiel in der Krebstherapie oder den Informationstechnologie voranbringen und könnte sogar erklären, wie sich ein von außen stimulierter Meinungswechsel in sozialen Netzwerken wie Facebook verbreiten kann. Über die Forschungsergebnisse berichtete die Zeitschrift Nature Materials in ihrer Ausgabe vom 2. Dezember.*)

Nanomagnete sind nur einen millionsten Teil eines Millimeters groß und umfassen im Gegensatz zu konventionellen Magneten nur wenige Atome, deren Magnetismus rein molekularen Ursprungs ist. Die Eigenschaften der Winzlinge lassen sich maßgeschneidert synthetisieren, was sie theoretisch für vielerlei Anwendungen interessant macht. Daher suchen Forscher weltweit unter Hochdruck nach den Mechanismen, die die magnetischen Eigenschaften der winzigen Magnete von außen gezielt beeinflussen.

Das internationale Forscherteam aus Stuttgart und Florenz ist dieser Fragestellung theoretisch und experimentell nachgegangen. Dabei ist die Idee denkbar einfach: Mit Laserlicht von geringer Energie werden einzelne Moleküle in den geordneten magnetischen Ketten angeregt. Dadurch verringern sich deren Wechselwirkungen zu ihren direkten Nachbarn, welche sie magnetisch ausgerichtet halten. Dies führt dazu, dass sich diese Moleküle schneller umpolen können und somit der natürliche dynamische Entmagnetisierungsprozess, also die zufällige Ausrichtung der magnetischen Momente in den Ketten, schneller angestoßen wird.

Dies hat zur Folge, dass sich die Ketten unter Lichteinwirkung von magnetisch auf nichtmagnetisch optisch schalten lassen. Damit realisiert sich der Traum von Wissenschaftlern und Ingenieuren, Magnete durch Licht ein und auszuschalten. Das Experiment der Stuttgarter und Florentiner Physiker kann man sich so vorstellen, wie wenn mit einem Laserpointer ein Magnet angestrahlt wird, der im Anschluss nicht mehr magnetisch ist.

Das diesem Entmagnetisierungsprozess zu grundlegende Modell ist weitbekannt und findet Anwendung in zahlreichen Disziplinen, die auf den ersten Blick wenig miteinander gemein haben. Das Spektrum reicht von sozialen Netzwerkdynamiken über die Ausbreitung von Informationen im Nervensystem bis hin zu Chemischen Reaktionsabläufen. Die entscheidende Frage in all diesen Disziplinen ist dabei, wie man durch gezielte Stimulation die Entwicklungsgeschwindigkeiten solcher Prozesse von außen kontrollieren kann.

Der von den Stuttgarter Physikern so genannte „KickOff“-Mechanismus verringert die Trägheit eines Systems gegenüber externen Stimuli und beschleunigt die Entwicklung des gesamten Systems. Dies dürfte in allen genannten Gebieten Forschungsideen für neue Mechanismen zur Beeinflussung der zeitlichen Evolution von Systemen anregen. Möglicherweise kann das Verfahren auch zum „Triggern“ von Polymerisationsprozessen eingesetzt werden oder dazu beitragen, den schnellen Meinungswechsel in sozialen Netzwerken wie Facebook besser zu verstehen. Auch hier handelt es sich um Kettenreaktion, die man simulieren kann, indem die Wechselwirkungen der Nutzer untereinander beziffert und untersucht, wie sich eine neue Information von außen verbreitet. Die Beantwortung dieser Fragestellungen wird die Zukunft weisen, doch der Startschuss dafür ist mit dem „KickOff“-Mechanismus des deutsch-italienischen Forscherteams gefallen.

Ihre Ansprechpartner:
Dr. Lapo Bogani, Universität Stuttgart, 1. Physikalisches Institut, Tel. 0711/685-64907,
E-Mail: lapo.bogani (at) pi1.physik.uni-stuttgart.de
Andrea Mayer-Grenu, Universität Stuttgart, Abt. Hochschulkommunikation, Tel. 0711/685-82176,
E-Mail: andrea.mayer-grenu (at) hkom.uni-stuttgart.de

*) Originalpublikation:
Eric Heintze, Fadi El Hallak, Conrad Clauß, Angelo Rettori, Maria Gloria Pini, Federico Totti, Martin Dressel and Lapo Bogani: “Dynamic control of magnetic nanowires by light-induced domain-wall kickoffs”, Nature Materials DOI 10.1038/NMAT3498 or

http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat3498.html

Andrea Mayer-Grenu | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-stuttgart.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Attosekundenkamera für Nanostrukturen
31.05.2016 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

nachricht Atome mit dem gewissen Twist
30.05.2016 | Universität Hamburg

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: Attosekundenkamera für Nanostrukturen

Physiker des Labors für Attosekundenphysik am Max-Planck-Institut für Quantenoptik und der Ludwig-Maximilians-Universität haben in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg ein Licht-Materie-Phänomen in der Nanooptik beobachtet, das nur Attosekunden dauert.

Die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie ist von besonderer Bedeutung in der Natur, insbesondere in der Photosynthese. Licht-Materie Wechselwirkungen...

Im Focus: »SAM« ist ein Hochstapler

Mit dem Stapelbediengerät »Stack Access Machine«, kurz SAM, des Fraunhofer-Instituts für Material-fluss und Logistik IML lassen sich einzelne Behälter künftig vollautomatisch aus aufgetürmten Stapeln herausnehmen. SAM funktioniert nicht nur für bereits vorhandene Lager, sondern kann sich sein Lager selbst bauen – ganz ohne Regal. Den ersten Prototyp präsentieren die Forscher auf der CeMAT 2016.

Regalzeilenlager ermöglichen den Einzelzugriff auf jeden Behälter eines Lagers, erfordern jedoch Investitionen in unflexible Regaltechnik. Blocklager sind...

Im Focus: Attosecond camera for nanostructures

Physicists of the Laboratory for Attosecond Physics at the Max Planck Institute of Quantum Optics and the Ludwig-Maximilians-Universität Munich in collaboration with scientists from the Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg have observed a light-matter phenomenon in nano-optics, which lasts only attoseconds.

The interaction between light and matter is of key importance in nature, the most prominent example being photosynthesis. Light-matter interactions have also...

Im Focus: PTB-Forscher können Ertrag von Solarzellen unter realen Bedingungen bestimmen

An einem neuartigen Messplatz messen die Wissenschaftler Referenzsolarzellen mit bisher unerreichter Genauigkeit

Solarzellen werden im Labor bisher unter einheitlich festgelegten Bedingungen getestet. Da die realen Bedingungen, wie die Temperatur oder der Einfallswinkel...

Im Focus: Tiroler Technologie zur Abwasserreinigung weltweit erfolgreich

Auf biologischem Weg und mit geringem Energieeinsatz wandelt ein an der Universität Innsbruck entwickeltes Verfahren in Kläranlagen anfallende Stickstoffverbindungen in unschädlichen Luftstickstoff um. Diese innovative Technologie wurde nun gemeinsam mit dem US-Wasserdienstleister DC Water weiterentwickelt und vermarktet. Für die Kläranlage von Washington DC wird die bisher größte DEMON®-Anlage errichtet.

Das DEMON®-Verfahren wurde bereits vor elf Jahren entwickelt und von der Universität Innsbruck zum Patent angemeldet. Inzwischen wird die Technologie in rund...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Gesundheit ermöglichen – Internationaler Kongress für Integrative Medizin und Gesundheit in Stuttgart

31.05.2016 | Veranstaltungen

Bessere Heilungschancen: Internationale Tagung befasst sich mit Biomaterialien

31.05.2016 | Veranstaltungen

Blick nach vorn – Medizinische Fakultäten tagen in Würzburg

31.05.2016 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hautkrebs: Durchbruch mit Immuntherapien?

31.05.2016 | Medizin Gesundheit

Attosekundenkamera für Nanostrukturen

31.05.2016 | Physik Astronomie

Gesundheit ermöglichen – Internationaler Kongress für Integrative Medizin und Gesundheit in Stuttgart

31.05.2016 | Veranstaltungsnachrichten