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Kleinster Magnet der Welt

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Kleinster Magnet der Welt
Ein europäisches Forscherteam hat eine eindimensionale Kette aus Kobaltatomen hergestellt, die unterhalb von 10 Kelvin ferromagnetisch ist. Darüber berichten die Forscher in dem Fachmagazin Nature. Die Atomkette stellt den kleinsten bisher entwickelten Magneten dar und könnte zu beträchtlichen Verkleinerungen von magnetooptischen Datenspeichern führen.

Die von Klaus Kern von dem Max Planck Institut für Festkörperforschung in Stuttgart angeführte deutsch-schweizerisch-italienische Kollaboration stellte die eindimensionalen Atomketten durch Aufdampfen von Kobaltatomen auf eine Platinoberfläche her. Diese war mit kleinen Stufen versehen, in denen sich die Kobaltatome in einem Selbstorganisationsvorgang in regelmäßigen, eindimensionalen Ketten ablagerten.

Mittels einer an einem Synchrotron in Grenoble durchgeführten magnetischen Spektroskopiemethode konnte das Forscherteam zeigen, dass die Atomketten unterhalb einer Temperatur von 10 Kelvin (-263 Grad Celsius) ferromagnetisch sind ? die Spins der Atome ordnen sich spontan parallel an. Die magnetische Fernordnung ist außerordentlich stabil, da die so genannte Anisotropieenergie der Atome dank ihrer eindimensionalen Anordnung viel größer ist als in dreidimensionalen Festkörpern. Diese Entdeckung könnte den Weg zu einer Verkleinerung von magnetischen Datenspeichern weisen.

Der berühmte russische Physiker Lev Landau hatte Mitte des letzten Jahrhunderts in einer bestechend einfachen Analyse gezeigt, dass eine eindimensionale Atomkette von unendlicher Länge nie ferromagnetisch sein kann: Die Entropiekräfte zerstören selbst bei kleinsten Temperaturen eine parallele Spinanordnung. Wie die Arbeit des europäischen Forscherteams zeigt, gilt dies nicht für endliche eindimensionale Ketten ? deren endliche Länge führt zu einer Stabilisierung der magnetischen Ordnung bei kleinen Temperaturen.

Stefan Maier
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