Ferroelektrizität und Magnetismus simultan in organischem Material

  • 13. August 2012

Forscher berichten über einen neuartigen Mechanismus in einem organischen Material, der gleichzeitig zu magnetischer und ferroelektrischer Ordnung führt.

Materialien, die verschiedene Arten ferroischer Ordnung kombinieren – Multiferroika – könnten einen Fortschritt für die Zukunft der Elektronik bedeuten. Denn in Multiferroika treten Magnetismus und Ferroelektrizität simultan auf. Die Arbeitsgruppen von der Universität Augsburg sowie der Goethe-Universität Frankfurt berichten nun von einer überraschenden Entdeckung: Es ist ihnen gelungen, Multiferroizität erstmals in einem Ladungstransfersalz - in einem organischen Festkörper also - nachzuweisen und damit eine neue Klasse multiferroischer Materialien zu erschließen.

Überraschend ist diese Entdeckung, weil Ladungstransfersalze an sich schon seit langem bekannt und in der Grundlagenforschung Gegenstand intensiver Untersuchungen sind. Diese Materialien weisen eine Fülle interessanter physikalischer Phänomene auf, so etwa Supraleitung, magnetisch- oder ladungsgeordnete Zustände und Metall-Isolator-Übergänge. Solche Phänomene werden in Augsburg und Frankfurt im Rahmen der DFG-Sonderforschungsbereiche/TRR "From Electronic Correlations to Functionality" und "Condensed Matter Systems with Variable Many-Body Interactions" untersucht.

Was die Physiker entdeckt haben, ist insofern spektakulär, als in dem untersuchten Material ein neuer Mechanismus auftritt, bei dem die ferroelektrische Ordnung die magnetische überhaupt erst möglich macht: Durch eine zunächst auftretende Ordnung von Elektronen werden konkurrierende magnetische Wechselwirkungen unterdrückt, die zuvor das spontane Ordnen der magnetischen Momente behindert haben. Durch diese Unterdrückung wird die antiferromagnetische, also antiparallele Ausrichtung dieser Momente ermöglicht.

Inzwischen arbeiten die Forscher daran, diese neuartigen multiferroischen Eigenschaften in einem organischen Material im Detail zu verstehen und eine mögliche Wechselwirkung zwischen elektrischer und magnetischer Ordnung nachzuweisen. Eine solche Wechselwirkung wäre für mögliche Anwendungen insbesondere in der elektronischen Schaltungs-, Sensor- und Speichertechnologie von hoher Relevanz.

U. Augsburg / PH

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