Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Warum Manganoxid bei hohen Drücken plötzlich zum Metall wird

06.02.2008
"Nature Materials" berichtet über neue Forschungsergebnisse des Augsburger EKM-Physikers Jan Kunes zum Isolator-Metall-Übergang.

Gemeinsam mit Kollegen aus Russland und den USA hat der am Augsburger "Center for Electronic Correlations and Magnetisms" forschende Physiker Dr. Jan Kunes die Eigenschaften von Manganoxid (MnO) unter extremen Drücken erforscht.

Die am 3. Februar 2008 im international hoch renommierten Journal "Nature Materials" publizierten Ergebnisse dieser Untersuchungen erklären den unter solch hohen Drücken erfolgenden Isolator-Metall-Übergang bei MnO und liefern wichtige Einsichten in die Physik auch anderer, für das Funktionieren elektronischer Geräte wichtiger Oxide.

Die Fähigkeit, einen elektrischen Strom zu leiten, ist eine der fundamentalsten Eigenschaften von Materialien und gleichzeitig diejenige mit den meisten praktischen Anwendungen. Ein elektrischer Strom ist das Fließen von Elektronen aufgrund einer von außen angelegten Spannung. Ob ein Material ein Leiter oder ein Isolator ist, hängt üblicherweise von der Zahl der Elektronen und zum Teil auch von chemischen Details ab.

... mehr zu:
»Elektron »Manganoxid »Physik

Da die Zahl der Elektronen durch die chemische Zusammensetzung festgelegt wird, ist es üblicherweise sehr schwierig, einen Isolator mit Hilfe äußerer Einflüsse wie Druck oder Temperatur in ein Metall zu verwandeln. Es gibt aber Ausnahmen. Wenn die Elektronen in dem Material stark miteinander wechselwirken, kann das Material zum Isolator werden - einfach deshalb, weil sich die Elektronen gegenseitig blockieren und sich daher in ihrer Bewegung behindern.

Derartige "stark korrelierte" elektronische Materialien reagieren sehr empfindlich auf Druck oder Temperatur. Damit stellt sich die interessante Frage nach den Anwendungen solcher Materialien. Mit dieser Frage beschäftigen sich seit einigen Jahren bereits die Physikerinnen und Physiker im Augsburger DFG-Sonderforschungsbereich "Kooperative Phänomene im Festkörper: Metall-Isolator-Übergänge und Ordnung mikroskopischer Freiheitsgrade" (SFB 484).

Jetzt hat der Physiker Jan Kunes vom "Center for Electronic Correlations and Magnetism" (EKM) am Institut für Physik der Universität Augsburg gemeinsam mit Kollegen aus Ekaterinburg (Russland) und Davis (USA) erstmalig die Eigenschaften von Manganoxid (MnO) - einem eigentlich schon seit Jahrzehnten bekannten Material - unter extremen Drücken erforscht. Die Untersuchungen wurden durch die Anwendung neuester theoretischer Methoden ermöglicht, die in der Gruppe von Prof. Dr. Dieter Vollhardt (Lehrstuhl für Theoretische Physik III/EKM), dem Sprecher des SFB 484, entwickelt wurden.

Kunes und Kollegen haben untersucht,, weshalb sich Elektronen, die sich normalerweise im Weg stehen und daher keinen elektrischen Strom tragen können, bei hohen Drücken plötzlich fast frei bewegen können und somit das Material ein elektrischer Leiter wird. Die Resultate ihrer Untersuchung, die am 3. Februar 2008 in dem international hoch renommierten Journal "Nature Materials" erschienen sind, erklären, wie es bei Drücken, wie sie tief im Inneren der Erde herrschen, zu diesem sogenannten Isolator-Metall-Übergang kommen kann.

Darüber hinaus konnten die Physiker zeigen, dass es eine enge Verbindung zwischen der Änderung in der Leitfähigkeit und dem Verschwinden der magnetischen Eigenschaften des Materials gibt. Die Ergebnisse sind nicht nur auf Manganoxid beschränkt, sondern liefern wichtige Einsichten in die Physik anderer Oxide, die für das Funktionieren alltäglicher elektronischer Geräte wie z. B. Schalter, Sensoren, Batterien, oder Magnetleseköpfe wichtig sind.

Originalbeitrag:

Collapse of magnetic moment drives the Mott transition in MnO - J. Kunes, A. V. Lukoyanov, V. I. Anisimov, R. T. Scalettar, and W. E. Pickett, Nature Materials advance online publication, 3.2.2008 (doi:10.1038/nmat2115) - http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/abs/nmat2115.html

Kontakt und weitere Informationen:

Prof. Dr. Dieter Vollhardt
Sonderforschungsbereich 484
Universität Augsburg
D-86135 Augsburg
Telefon 0821/598 3700
dieter.vollhardt@physik.uni-augsburg.de

Klaus P. Prem | idw
Weitere Informationen:
http://www.fzu.cz/~kunes/mno.pdf
http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/abs/nmat2115.html

Weitere Berichte zu: Elektron Manganoxid Physik

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Extrem dünn, stabil und hell: Materialien für die Photonik von morgen
23.10.2018 | Universität Bremen

nachricht Planeten und Asteroiden wiegen
23.10.2018 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

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: memory-steel – ein neues Material zur Verstärkung von Bauwerken

Ein neues, an der Empa entwickeltes Baumaterial steht kurz vor der Markteinführung: Mit «memory-steel» lassen sich nicht nur neue, sondern auch bestehende Betonstrukturen verstärken. Erhitzt man das Material (einmalig), spannt es sich wie von selber vor. Das Empa-Spin-off re-fer AG präsentiert das Material mit Formgedächtnis nun in einer Vortragsreihe.

Bislang wurden die Stahl-Armierungen in Betonbauwerken meist hydraulisch vorgespannt. Dazu sind Hüllrohre für die Führung der Spannkabel, Anker zur...

Im Focus: memory-steel - a new material for the strengthening of buildings

A new building material developed at Empa is about to be launched on the market: "memory-steel" can not only be used to reinforce new, but also existing concrete structures. When the material is heated (one-time), prestressing occurs automatically. The Empa spin-off re-fer AG is now presenting the material with shape memory in a series of lectures.

So far, the steel reinforcements in concrete structures are mostly prestressed hydraulically. This re-quires ducts for guiding the tension cables, anchors for...

Im Focus: Mit Gravitationswellen die Dunkle Materie ausleuchten

Schwarze Löcher stossen zusammen, Gravitationswellen breiten sich durch die Raumzeit aus - und ein riesiges Messgerät ermöglicht es, die Struktur des Universums zu erkunden. Dies könnte bald Realität werden, wenn die Raumantenne LISA ihren Betrieb aufnimmt. UZH-Forschende zeigen nun, dass LISA auch Aufschluss über die schwer fassbaren Partikel der Dunklen Materie geben könnte.

Dank der Laserinterferometer-Raumantenne (LISA) können Astrophysiker Gravitationswellen beobachten, die von Schwarzen Löchern ausgesendet werden. Diese...

Im Focus: Auf dem Weg zu maßgeschneiderten Naturstoffen

Biotechnologen entschlüsseln Struktur und Funktion von Docking Domänen bei der Biosynthese von Peptid-Wirkstoffen

Mikroorganismen bauen Naturstoffe oft wie am Fließband zusammen. Dabei spielen bestimmte Enzyme, die nicht-ribosomalen Peptid Synthetasen (NRPS), eine...

Im Focus: Größter Galaxien-Proto-Superhaufen entdeckt

Astronomen enttarnen mit dem ESO Very Large Telescope einen kosmischen Titanen, der im frühen Universum lauert

Ein Team von Astronomen unter der Leitung von Olga Cucciati vom Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) Bologna hat mit dem VIMOS-Instrument am Very Large...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Lehren und Lernen mit digitalen Medien im Fokus

22.10.2018 | Veranstaltungen

Natürlich intelligent

19.10.2018 | Veranstaltungen

Rettungsdienst und Feuerwehr - Beschaffung von Rettungsdienstfahrzeugen, -Geräten und -Material

18.10.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer FIT auf der MEDICA & COMPAMED: Von Elektrobenetzung bis Telemedizin

23.10.2018 | Messenachrichten

memory-steel – ein neues Material zur Verstärkung von Bauwerken

23.10.2018 | Architektur Bauwesen

Quantenkommunikation auf Glasfaserbasis - Interferenz mit Lichtquanten unabhängiger Quellen

23.10.2018 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics