Legierung hält Magnetfeld fest

  • 16. March 2015

Zuvor nicht-magnetisches Material bewahrt auch nach Abschaltung eines externen Magnetfelds ein starkes inneres Feld.

Forscher des Max-Planck-Instituts für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden haben eine neue Legierung konzipiert, die sich stärker magnetisieren lässt als jedes anderes Material. Die zuvor nicht-magnetische Verbindung aus Mangan, Platin und Gallium bewahrt auch nach Abschaltung eines externen Magnetfelds ein starkes inneres Feld. Ihre Messungen führten die Forscher am Hochfeld-Magnetlabor Dresden des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf und am High Field Magnet Laboratory der Uni Nijmegen in den Niederlanden durch.

Kondensatorbank

Abb.: Die Kondensatorbank am Hochfeld-Magnetlabor Dresden des HZDR. Als Nutzerzentrum steht das HLD externen Wissenschaftlern für ihre Forschung offen. (Bild: J. Lösel, HZDR)

Die am MPI-CPfS berechnete und hergestellte Legierung aus Mangan-Platin-Gallium ist scheinbar unmagnetisch. Das liegt an zwei magnetischen Untergittern, die sich gegenseitig kompensieren. Es handelt sich um eine Heuslersche Verbindung: Wie durch einen Tarnmantel geschützt, liegen hier die magnetischen Eigenschaften im Inneren verborgen, während sich um das Material herum kein Magnetfeld nachweisen lässt. Das Design derartiger Materialien am Computer ist ein Forschungsschwerpunkt der Wissenschaftler am MPI-CPfS.

Um die getarnten magnetischen Eigenschaften ihrer neuen Verbindung besser zu begreifen, nutzten die Forscher zunächst das Hochfeld-Magnetlabor der Kollegen am HZDR. In gepulsten Magnetfeldern bis zu 60 Tesla konnten sie so erste Rückschlüsse auf die magnetische Struktur des neu synthetisierten Materials ziehen. Doch für eine kontrollierte Manipulation dieser Eigenschaften waren weitere Experimente in statischen Magnetfeldern nötig. Solche Felder lassen sich am HFML in Nijmegen erzeugen. Hier gelang es den Wissenschaftlern schließlich, dem Material ein Magnetfeld von über drei Tesla aufzuprägen. Dazu wurde die Heuslersche Legierung in einem mehr als 20 Tesla starken statischen Magnetfeld kontrolliert abgekühlt, was schließlich zu einer magnetischen Wechselwirkung im Material führte.

Die Ergebnisse sind besonders interessant für die Grundlagenforschung, die sich mit der Synthese neuer Materialien beschäftigt und fundamentale neue Eigenschaften solcher Verbindungen untersucht. Doch auch zu möglichen Anwendungen ist es nur ein kleiner Schritt: So ist es bereits gelungen, eine andere Heusler-Verbindung zu finden, deren magnetischer Phasenübergang sich oberhalb der Raumtemperatur befindet. Das könnte neue magneto-elektronische Bauelemente mit einer ungewöhnlich stabilen Magnetisierung ermöglichen. Schon heute wird ein wesentlich kleinerer Effekt in Leseköpfen von Festplatten genutzt.

HZDR / MPI-CPfS / RK

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