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 Forscher studieren molekulare Konversion auf einer Zeitskala von wenigen Femtosekunden
19.10.2017 | Forschungsverbund Berlin e.V.

nachricht Gravitationswellen: Sternenglanz für Jenaer Forscher
19.10.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

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: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Latest News

Electrode materials from the microwave oven

19.10.2017 | Materials Sciences

New material for digital memories of the future

19.10.2017 | Materials Sciences

Physics boosts artificial intelligence methods

19.10.2017 | Physics and Astronomy