Nordpol, Südpol, Monopol
Normale Magnete haben immer einen magnetischen Nordpol und einen magnetischen Südpol. Ein Monopol dagegen ist ein Elementarteilchen, das nur einen Nordpol aber keinen Südpol hat (oder umgekehrt). Trotz intensiver Suche wurden solche Elementarteilchen jedoch bisher noch nicht gefunden.
Kürzlich wurden aber neue magnetische Materialien entdeckt, die zwar aus normalen magnetischen Bausteinen aufgebaut sind, sich aber trotzdem genau so verhalten, als würden sie aus einzelnen magnetischen Monopolen bestehen. Da diese Materialien viele Gemeinsamkeiten mit Eis haben, nennt man sie Spin-Eis.
Der Kölner Professor Prof. Dr. Daniel Khomskii entdeckte in einer theoretischen Arbeit jetzt, dass diese magnetischen Monopole neben ihren magnetischen auch besondere elektrische Eigenschaften haben.
In seiner am 19. Juni 2012 im Magazin „Nature Communications“ erschienenen Arbeit beschreibt er eine verblüffende Gemeinsamkeit zwischen elektrischen und magnetischen Phänomenen: Normale Elementarteilchen, wie das Elektron haben neben der elektrischen Ladung auch einen magnetischen Nord- und Südpol (den „Spin“ der Elektronen).
Prof. Khomskii fand dagegen, dass die magnetische Monopole in Spin-Eis neben ihrer magnetischen Ladung auch einen elektrischen Nord- und Südpol haben. Damit kann man sie nicht nur durch magnetische, sondern auch durch elektrische Felder manipulieren und studieren.
Die Verknüpfung von Elektrizität und Magnetismus hat viele Anwendungen und ist zum Beispiel die Grundlage der Stromerzeugung in Generatoren oder von Funkwellen in Handys. Ob es auch Anwendungen für magnetische Monopole und ihre elektrischen Eigenschaften gibt, ist zur Zeit noch unklar.
Es gibt aber bereits jetzt erste erfolgreiche Versuche magnetische Monopole in künstlich hergestellten Nanostrukturen zu modellieren. Denkbar wäre, dass Monopole und ähnliche magnetische Anregungen einmal eine Rolle beim Bau neuartiger Computer spielen könnten. Die Arbeit von Prof. Khomskii eröffnet die Möglichkeit, dass man diese Monopole dann direkt elektronisch kontrollieren kann.
Bei Rückfragen: Prof. Dr. Daniel Khomskii
II. Physikalisches Institut
Tel.: 0221 470 3597
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Verantwortlich: Dr. Patrick Honecker MBA – patrick.honecker@uni-koeln.de
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