Vom Nichtleiter zum Leiter und wieder zurück - wissenschaft.de
Anzeige
Anzeige

Astronomie+Physik Technik+Digitales

Vom Nichtleiter zum Leiter und wieder zurück

Ein Magnetfeld einer Stärke von nur etwa einem Zehntel Tesla kann unter gewissen Bedingungen die elektrische Leitfähigkeit von Manganoxid drastisch erhöhen: Das Feld richtet die magnetischen Momente der Manganatome aus, so dass Elektronen ohne großen Widerstand durch den Stoff hindurchfließen können. Darüber berichten Forscher der Universität von Tokio im Fachmagazin Physical Review Letters (Band 94 Artikel 157203).

In ihrem Experiment kühlten die Wissenschaftler um Masashi Tokunaga zunächst ein Stück Manganoxid mit flüssigem Stickstoffs auf eine Temperatur von 77 Kelvin ab. Die in dem Stoff vorhandenen Manganatome richteten dadurch ohne weitere äußere Einwirkung ihre magnetischen Momente in die gleiche Richtung aus. Dadurch wurde der elektrische Widerstand des Stoffes um etwa einen Faktor tausend herabgesetzt.

Im nächsten Schritt ließen die Forscher einen schwachen Strom durch ihren Stoff fließen. Da sich dieser dadurch ein wenig erhitzte, wurde die Ordnung der magnetischen Momente zerstört, so dass der elektrische Widerstand auf seinen ursprünglichen Wert anwuchs. Für ihre weiteren Experimenten benutzten die Wissenschaftler dann den kleinsten für diesen Vorgang nötigen Strom, so dass der Phasenübergang gerade nur eben stattfand.

Unter diesen Bedingungen reichte schon ein Magnetfeld einer Stärke von nur etwa einem Zehntel Tesla aus, um das Manganoxid zwischen seinen niedrig und hoch leitenden Zuständen umzuschalten. Das Feld zwang die Manganatome nämlich, ihre Momente entlang seinr Feldlinien auszurichten. Dazu musste es allerdings der durch den Strom vergrößerten Wärmebewegung der Atome entgegenwirken. Da sich der Stoff von Anfang an in der Schwebe zwischen den beiden Leitfähigkeiten befand, reichte das kleine Magnetfeld zum Umschalten aus.

Dieses in der Fachwelt unter dem Namen „kolossaler Magnetwiderstand“ bekannte Phänomen konnte bisher nur durch viel stärkere Magnetfelder ausgelöst werden. Ob Tokunagas Methode allerdings jemals in magnetischen Speichermedien wie den bekannten Computerfestplatten Anwendung finden kann, ist aufgrund der doch sehr speziellen Voraussetzungen für diesen Effekt fraglich.

Anzeige

Stefan Maier
Anzeige

bild der wissenschaft | Aktuelles Heft

Anzeige

Dossiers

Aktueller Buchtipp

Sonderpublikation in Zusammenarbeit  mit der Baden-Württemberg Stiftung
Jetzt ist morgen
Wie Forscher aus dem Südwesten die digitale Zukunft gestalten

Wissenschaftslexikon

bil|den  〈V.; hat〉 I 〈V. t.〉 1 erzeugen, machen, hervorbringen, schaffen 2 gründen, einrichten (Gesellschaft, Staat, Verein) ... mehr

Flug|hörn|chen  〈n. 14; Zool.〉 Nagetier aus der Verwandtschaft der Eichhörnchen, die Vorder– u. Hintergliedmaßen sind durch eine Hautfalte verbunden, die beim Sprung als Gleitflughaut wirkt: Petauristinae

Kalk|sal|pe|ter  〈m. 3; unz.; Chem.〉 als Düngemittel verwendetes Doppelsalz von Kalzium– u. Ammoniumnitrat

» im Lexikon stöbern
Anzeige
Anzeige