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 Fehlerfrei ins Quantencomputer-Zeitalter
18.12.2017 | Universität Innsbruck

nachricht „Carmenes“ findet ersten Planeten
18.12.2017 | Georg-August-Universität Göttingen

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: „Carmenes“ findet ersten Planeten

Deutsch-spanisches Forscherteam entwirft, baut und nutzt modernen Spektrografen

Seit Januar 2016 nutzt ein deutsch-spanisches Forscherteam mit Beteiligung der Universität Göttingen den modernen Spektrografen „Carmenes“ für die Suche nach...

Im Focus: Fehlerfrei ins Quantencomputer-Zeitalter

Heute verfügbare Ionenfallen-Technologien eignen sich als Basis für den Bau von großen Quantencomputern. Das zeigen Untersuchungen eines internationalen Forscherteams, deren Ergebnisse nun in der Fachzeitschrift Physical Review X veröffentlicht wurden. Die Wissenschaftler haben für Ionenfallen maßgeschneiderte Protokolle entwickelt, mit denen auftretende Fehler jederzeit entdeckt und korrigiert werden können.

Damit die heute existierenden Prototypen von Quantencomputern ihr volles Potenzial entfalten, müssen sie erstens viel größer werden, d.h. über deutlich mehr...

Im Focus: Error-free into the Quantum Computer Age

A study carried out by an international team of researchers and published in the journal Physical Review X shows that ion-trap technologies available today are suitable for building large-scale quantum computers. The scientists introduce trapped-ion quantum error correction protocols that detect and correct processing errors.

In order to reach their full potential, today’s quantum computer prototypes have to meet specific criteria: First, they have to be made bigger, which means...

Im Focus: Search for planets with Carmenes successful

German and Spanish researchers plan, build and use modern spectrograph

Since 2016, German and Spanish researchers, among them scientists from the University of Göttingen, have been hunting for exoplanets with the “Carmenes”...

Im Focus: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Neue Konfenzreihe in Berlin: Landscape 2018 - Ernährungssicherheit, Klimawandel, Nachhaltigkeit

18.12.2017 | Veranstaltungen

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neue Konfenzreihe in Berlin: Landscape 2018 - Ernährungssicherheit, Klimawandel, Nachhaltigkeit

18.12.2017 | Veranstaltungsnachrichten

„Carmenes“ findet ersten Planeten

18.12.2017 | Physik Astronomie

Fehlerfrei ins Quantencomputer-Zeitalter

18.12.2017 | Physik Astronomie