Material mit Graphen-ähnlichen Eigenschaften entdeckt

• 13. October 2011

Deutsch-koreanische Kooperation am Hochfeld-Magnetlabor Dresden öffnet Türen für die Materialwissenschaft.

Frederik Wolff-Fabris vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) hat gemeinsam mit Kollegen aus Korea ein Material entwickelt und untersucht, das ähnliche physikalische Eigenschaften aufweist wie Graphen. Strukturell ähnelt es der Klasse der Eisen-Pniktide, also Hochtemperatur-Supraleitern, und zukunftsträchtig ist es allemal: Aufgrund der Lage der einzelnen Bestandteile im Periodensystem der Elemente lässt sich ein Teil der Atome einfach durch Fremdatome ersetzen. Heraus kommen neue Materialien, die supraleitend, magnetisch oder topologische Isolatoren sein können.

Jun Sung Kim von der Pohang University of Science and Technology kam Anfang dieses Jahres von Südkorea an das Hochfeld-Magnetlabor Dresden im HZDR, um einige Materialproben in hohen Magnetfeldern zu untersuchen. Erstmalig beschäftigten sich er und Wolff-Fabris mit dem Metall SrMnBi₂ und stellten physikalische Ähnlichkeiten mit dem „Wundermaterial“ Graphen fest.

Aufgrund seiner Zusammensetzung aus Strontium, Mangan und Wismut und der Position dieser Elemente im Periodensystem ermöglicht SrMnBi₂ eine einfache und unkomplizierte Dotierung mit Fremdatomen. Ein solches Einbringen in geringer Menge verändert die physikalischen Eigenschaften eines Materials, möglicherweise lässt sich so ein neuer Magnet oder Supraleiter herstellen.

SrMnBi₂ steht derzeit auch im Fokus anderer Forschergruppen, doch nur der Einsatz von sehr hohen Magnetfeldern, wie sie sich im Hochfeld-Magnetlabor Dresden erzeugen lassen, ermöglichte die exakten Ergebnisse. Nach der Veröffentlichung in den Physical Review Letters im September kehrt Kim noch in diesem Jahr nach Dresden zurück, um gemeinsam mit Wolff-Fabris weitere Untersuchungen an SrMnBi₂ durchzuführen.

HZDR / OD