Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

ETH-Forschende finden einen neuen magnetischen Zustand der Materie

02.05.2003


Albert Einstein, bekannt als Vater der Relativitätstheorie, hat einige bahnbrechende Erkenntnisse für die moderne Physik geleistet. So hat er zusammen mit dem indischen Physiker Satyendra Nath Bose postuliert, dass bei tiefen Temperaturen markante Unterschiede in den Eigenschaften der Materie zu erwarten sind, wenn deren Bausteine, d.h. Atome oder Elektronen, ihre Individualität verlieren und sich zu einem einheitlichen, grösseren Komplex vereinen.



Forscher der ETH Zürich, des Paul Scherrer Instituts und der Universität Bern haben kürzlich diesen Komplex, das so genannte Bose-Einstein-Kondensat, erstmals für ein magnetisches System, nämlich für die Verbindung Thallium-Kupfer-Trichlorid nachgewiesen. Die Resultate werden in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins "Nature" publiziert.



Viele der von uns verwendeten Materialien haben magnetische Eigenschaften. Der Magnetismus kommt dabei dadurch zustande, dass sich ein Teil der Elektronen des Materials quasi als Mini-Magnete geordnet ausrichtet und so im Material ein magnetisches Moment aufbaut. Aus der Forschung resultieren ständig neue magnetische Materialien mit verbesserten Eigenschaften für technische Anwendungen. Besonders intensiv ist heute die interdisziplinäre Forschung von Physikern und Chemikern auf dem Gebiet der molekularen Magnete. Dazu gehört Thallium-Kupfer-Trichlorid. In dieser Verbindung sind die magnetisch aktiven Kupferatome paarweise angeordnet und untereinander mit antiparalleler Ausrichtung der magnetischen Momente gekoppelt. Diese Kopplung führt dazu, dass diese Verbindung natürlich nicht magnetisch ist, aber beim Anlegen eines äusseren Magnetfeldes eine ungewöhnliche Art magnetischer Ordnung einsetzt. Diesen Befund kann man mit der konventionellen Magnetismustheorie nicht erklären, wohl aber mit einem theoretischen Ansatz basierend auf dem Phänomen der Bose-Einstein-Kondensation.

Bose-Einstein-Kondensat in magnetischer Verbindung nachgewiesen

Forschende am Laboratorium für Neutronenstreuung der ETH Zürich und des Paul Scherrer Instituts (PSI) und am Chemie-Departement der Universität Bern haben nun mittels Neutronenstreuexperimenten umfangreiche Untersuchungen der Verbindung Thallium-Kupfer-Trichlorid durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass beim Anlegen eines äusseren Magnetfelds der Charakter des energetisch tiefsten Anregungsastes ändert und eine lineare Beziehung zwischen Impuls und Energie aufweist. Diese war theoretisch für die Bose-Einstein-Kondensation vorhergesagt worden. Dieser erstmalige experimentelle Nachweis der Bose-Einstein-Kondensation in einer magnetischen Verbindung, der in der Ausgabe vom 1. Mai 2003 des Wissenschaftsmagazins "Nature" beschrieben wird, ist ein weiterer Meilenstein eines in den Anfängen nicht voll erkannten, aber äusserst wichtigen physikalischen Phänomens.

Bose-Einstein-Kondensation - wichtiges physikalisches Phänomen

Die Bedeutung der Bose-Einstein-Kondensation wurde in Fachkreisen lange nicht erkannt und eher als theoretische Übung eingestuft. Erst mit der Entdeckung der Supraflüssigkeit in Helium-4 wurde die Fachwelt auf die Bose-Einstein-Kondensation aufmerksam, welche das viskositätsfreie Verhalten von flüssigem Helium-4 unterhalb einer Temperatur von 2,17 Kelvin erklärte. 1996 wurde der Physik-Nobelpreis an David M. Lee, Douglas D. Osheroff und Robert C. Richardson für die Entdeckung der Supraflüssigkeit in Helium-3 vergeben. Die Bose-Einstein-Kondensation ist auch die Basis für das Verständnis der Supraleitung, die in der Theorie von John Bardeen, Leon N. Cooper und Robert Schrieffer (Physik-Nobelpreis 1972) auf der durch Gitterschwingungen induzierten Paarung von Elektronen beruht. Erst in den letzten Jahren haben Steven Chu, Claude Cohen und William D. Phillips (Physik-Nobelpreis 1997) Methoden entwickelt, einzelne Atome auf tiefste Temperaturen abzukühlen, mittels Laserlicht einzufangen und damit - in Koexistenz mit gewöhnlichen Atomen - eine Art Superatome herzustellen, deren aussergewöhnliche Eigenschaften auf Grund intensiver Untersuchungen von Eric A. Cornell, Wolfgang Ketterle und Carl E. Wieman (Physik-Nobelpreis 2001) ebenfalls auf der Bose-Einstein-Kondensation beruhen.

Ansprechpartner:
Prof. Albert Furrer
Laboratorium für Neutronenstreuung
ETH Zürich und Paul Scherrer Institut
Telefon +41 (0)56-310 20 88
Telefax +41 (0)56-310 29 39
E-mail albert.furrer@psi.ch

Beatrice Huber | idw
Weitere Informationen:
http://www.psi.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Fehlersuche in der Quantenwelt
19.09.2018 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Extrem klein und schnell: Laser zündet heißes Plasma
18.09.2018 | Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

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: Der Truck der Zukunft

Lastkraftwagen (Lkw) sind für den Gütertransport auch in den kommenden Jahrzehnten unverzichtbar. Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen der Technischen Universität München (TUM) und ihre Partner haben ein Konzept für den Truck der Zukunft erarbeitet. Dazu zählen die europaweite Zulassung für Lang-Lkw, der Diesel-Hybrid-Antrieb und eine multifunktionale Fahrerkabine.

Laut der Prognose des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur wird der Lkw-Güterverkehr bis 2030 im Vergleich zu 2010 um 39 Prozent steigen....

Im Focus: Extrem klein und schnell: Laser zündet heißes Plasma

Feuert man Lichtpulse aus einer extrem starken Laseranlage auf Materialproben, reißt das elektrische Feld des Lichts die Elektronen von den Atomkernen ab. Für Sekundenbruchteile entsteht ein Plasma. Dabei koppeln die Elektronen mit dem Laserlicht und erreichen beinahe Lichtgeschwindigkeit. Beim Herausfliegen aus der Materialprobe ziehen sie die Atomrümpfe (Ionen) hinter sich her. Um diesen komplexen Beschleunigungsprozess experimentell untersuchen zu können, haben Forscher aus dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) eine neuartige Diagnostik für innovative laserbasierte Teilchenbeschleuniger entwickelt. Ihre Ergebnisse erscheinen jetzt in der Fachzeitschrift „Physical Review X“.

„Unser Ziel ist ein ultrakompakter Beschleuniger für die Ionentherapie, also die Krebsbestrahlung mit geladenen Teilchen“, so der Physiker Dr. Thomas Kluge vom...

Im Focus: Bio-Kunststoffe nach Maß

Zusammenarbeit zwischen Chemikern aus Konstanz und Pennsylvania (USA) – gefördert im Programm „Internationale Spitzenforschung“ der Baden-Württemberg-Stiftung

Chemie kann manchmal eine Frage der richtigen Größe sein. Ein Beispiel hierfür sind Bio-Kunststoffe und die pflanzlichen Fettsäuren, aus denen sie hergestellt...

Im Focus: Patented nanostructure for solar cells: Rough optics, smooth surface

Thin-film solar cells made of crystalline silicon are inexpensive and achieve efficiencies of a good 14 percent. However, they could do even better if their shiny surfaces reflected less light. A team led by Prof. Christiane Becker from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) has now patented a sophisticated new solution to this problem.

"It is not enough simply to bring more light into the cell," says Christiane Becker. Such surface structures can even ultimately reduce the efficiency by...

Im Focus: Mit Nano-Lenkraketen Keime töten

Wo Antibiotika versagen, könnten künftig Nano-Lenkraketen helfen, multiresistente Erreger (MRE) zu bekämpfen: Dieser Idee gehen derzeit Wissenschaftler der Universität Duisburg-Essen (UDE) und der Medizinischen Hochschule Hannover nach. Zusammen mit einem führenden US-Experten tüfteln sie an millionstel Millimeter kleinen Lenkraketen, die antimikrobielles Silber zielsicher transportieren, um MRE vor Ort zur Strecke zu bringen.

In deutschen Krankenhäusern führen die MRE jährlich zu tausenden, teils lebensgefährlichen Komplikationen. Denn wer sich zum Beispiel nach einer Implantation...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Experten der Orthopädietechnik tagen in Göttingen

19.09.2018 | Veranstaltungen

Von den Grundlagen bis zur Anwendung - Internationale Elektrochemie-Tagung in Ulm

18.09.2018 | Veranstaltungen

Unbemannte Flugsysteme für die Klimaforschung

18.09.2018 | Veranstaltungen

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

Fester Platz im Unternehmen - 36 Auszubildende und Studierende der Friedhelm Loh Group erhalten Zeugnisse

19.09.2018 | Unternehmensmeldung

Virtual Reality ohne Kopfschmerz oder Simulationsübelkeit

19.09.2018 | Informationstechnologie

Kaiserslauterer Architekten setzen Holzkuppel dank Software einfach wie Puzzle zusammen

19.09.2018 | Architektur Bauwesen

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