Ein von den Wissenschaftlern künstlich erzeugter Eisensulfid-Kristall von hohem Reinheitsgrad.
Copyright: University of Minnesota
Minneapolis (USA) – Es war der der Traum eines jeden Alchemisten: US-Wissenschaftlern ist es erstmals gelungen, das nahezu wertlose, weitläufig als “Katzen- oder Narrengold“ bekannte und absolut nichtmagnetische Mineral Pyrit in ein magnetisches Material umzuwandeln. Das wiederum könnte der erste Schritt sein, aus dem nahezu wertlosen Narrengold ein wertvolles Material für Solarzellen und Computerspeicher zu machen.
Wie das Team um Professor Chris Leighton von der University of Minnesota aktuell im Fachjournal „Science Advances” (DOI: 10.1126/sciadv.abb7721) berichtet, gelang die Umwandlung mit Hilfe leichter elektrische Ladungen.
„Die meisten Forscherkollegen hätten bislang gesagt, dass es nicht möglich ist, ein nichtmagnetisches Material elektrisch in ein magnetisches umzuwandeln“, erläutert Leighton. „Wir haben jetzt aber einen Weg gefunden, bei dem genau das anhand von Eisensulfid, also Katzen- bzw. Narrengold, passiert.“ Dies sei nicht zuletzt deshalb von großem Interesse, weil das Mineral, das auch ein Nebenprodukt der Erdölproduktion ist, sehr kostengünstig hergestellt und genutzt werden kann, etwa für Solarzellen und in der Computerspeichertechnologie.
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Mit der sogenannten Elektrolytsteuerung brachten die Forscher das Material in Kontakt mit einer isotonischen Elektrolyt-Lösung (tatsächlich vergleichbar mit einem Isotonik-Getränk).
Danach wendeten sie die sehr schwache Spannung von einem Volt (weniger als die Energie einer gewöhnlichen Haushaltsbatterie ) und bewegten dadurch positiv geladene Moleküle in Richtung des Interface zwischen den Elektrolyten und dem Eisensulfid – und induzierten diesem auf diese Weise den gewünschten Magnetismus. Zudem waren die Wissenschaftler in der Lage, durch Abschalten des Stroms das Material wieder in seinen ursprünglichen, nichtmagnetischen Zustand zu versetzten, und konnten auf diese Weise also den erzeugten Magnetismus an- und ausschalten.
„Wir waren selbst sehr erstaunt darüber, dass das funktioniert”, kommentiert Leighton. “Durch den Einsatz der Spannung haben wir dem Material regelrecht Elektronen zugeführt. Wie sich zeigt, ist die Konzentration der Elektronen dabei hoch genug, damit das Material spontan ferromagnetisch wird – ein Vorgang, den wir zuvor nur theoretisch verstanden haben.“
Die Wissenschaftler selbst sehen in ihrer Entdeckung ein großes Potential für industrielle Anwendungen: „Jetzt, wo wir das mit Eisensulfid geschafft haben, vermuten wir, dass das auch mit anderen Materialien funktioniert.“
In einem nächsten Schritt wollen Leighton und Kollegen ihre Ergebnisse nun unter höheren Temperaturen reproduzieren und hoffen, den Vorgang auf anderen Materialien und auf reale Anwendungen übertragen zu können.
Quelle University of Minnesota
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