Magnet schwächelt unter Druck

Donnerstag, 31. Januar 2008, 6:01 • Rubrik Physik, Technik.

Die ersten Kompasse der Menschheit waren mit Wasser gefüllte Schalen, in denen Nadeln aus Magnetit schwammen. Unter extremen Bedingungen verliert das Eisenmineral seine magnetischen Eigenschaften allerdings, haben amerikanische und russische Physiker entdeckt. Wird es nur genügend hohen Drücken ausgesetzt, scheint es zu einer Art magnetischem Kurzschluss zu kommen.

Grafik via wikimedia.org

Diese Resultate seien umso interessanter, als Magnetit auch in der modernen Technik eine wichtige Rolle spiele, nicht zuletzt in der Datenspeicherung, erklärt Yang Ding von der Carnegie Institution of Washington. “Das Verhalten von Magnetit lässt sich allerdings nur schwer verstehen, da die starke Wechselwirkung zwischen seinen Elektronen sowohl die elektronische Struktur als auch die magnetischen Eigenschaften kompliziert macht.”

Ding und Kollegen setzten winzige Magnetitproben in einer Diamantstempelpresse hohen Drücken aus. Indem sie polarisierte Röntgenstrahlung durch die Probe schickten, konnten sie gleichzeitig deren magnetischen Zustand registrieren. Im Bereich zwischen dem 120.000-Fachen und dem 160.000-Fachen des Atmosphärendrucks lässt der Magnetismus der Magnetits demnach um etwa die Hälfte nach, berichtet die Gruppe demnächst im Fachblatt “Physical Review Letters”.

Schuld an diesem Phänomen sind die Elektronen der Eisenatome, lassen die Modellrechnungen der Forscher vermuten. Diese Elektronen fungieren selbst wie kleine Magnete, deren parallele Ausrichtung Magnetit, Eisen und andere Materialien erst magnetisch machen. Wird das Kristallgitter jedoch zusammengedrückt, sodass der Abstand zwischen den Eisenatomen sinkt, scheinen sich deren Elektronen ins Gehege zu kommen. Als Folge klappen die magnetischen Momente einiger Elektronen um – und kompensieren damit die magnetischen Momente der anderen Elektronen.

Forschung: Yang Ding und Ho-kwang Mao, Geophysical Laboratory, Carnegie Institution of Washington, und High Pressure Collaborative Access Team, Argonne National Laboratory, Argonne, Illinois; und andere

Veröffentlichung Physical Review Letters

WWW:
Geophysical Laboratory, Carnegie Institution
High Pressure Collaborative Access Team, Argonne National Lab
Magnetismus
Magnetit
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