Forscher bauen Nano-Magneten aus fünf Atomen

Der bisher kleinste Magnet mit einer stabilen Polarisierung besteht aus fünf Eisen-Atomen. Gebaut wurde er von Wissenschaftlern aus Hamburg, Bremen und Jülich, die ihr Projekt nun in der Fachzeitschrift 'Science' präsentierten. Magnete finden Anwendungen auf ganz unterschiedlichen Größenskalen: Von metergroßen Magneten in der Energietechnik, über zentimetergroße Magnetkompasse bis hin zur Informationstechnologie mit Magneten im Bereich einiger zehn Nanometer. Trotz ihrer unterschiedlichen Größe haben diese Magnete eine Gemeinsamkeit: Sie haben einen klar definierten Nord- und Südpol, was Grundlage für die sehr unterschiedlichen Anwendungen ist.

Für die kleinsten vorstellbaren magnetischen Bausteine, einzelne Atome, gilt das aber nicht mehr. Hier treten Quanteneffekte zu Tage, die Pole dieser Magnete werden instabil und bewegen sich zufällig. Ein solches Verhalten ist für Anwendungen wie Speicherung von Informationen sehr ungünstig. Um für die zukünftige Entwicklung bei magnetischen Speichern planen zu können, galt es daher herauszufinden, wo die Grenze für die Miniaturisierung von Magneten liegt.

Im Zuge dessen ist es den Physikern gelungen, kleinste Magnete aus jeweils nur 5 Eisenatomen durch gezielte Atommanipulation zu konstruieren und die Langzeitstabilität ihrer Magnetisierungsrichtung nachzuweisen. Dafür verwendeten die Forscher ein selbst entwickeltes, weltweit einmaliges Mikroskop an der Universität Hamburg, welches atomare Strukturen abbilden und gleichzeitig deren magnetische Eigenschaften bestimmen kann.

Die neuen Forschungsergebnisse sind sowohl von grundlegender Bedeutung im Hinblick auf das Verständnis des Magnetismus kleinster nanoskaliger Partikel und Cluster als auch von technologischem Interesse im Hinblick auf zukünftige Generationen hochdichter magnetischer Datenspeicher. Zwar sind technische Umsetzungen in dieser Größenordnung noch Zukunftsmusik, doch die Erkenntnisse helfen dabei, einen Entwicklungs-Pfad vorzuzeichnen. Magnet, Atome Magnet, Atome
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