12.04.2011

Ferromagnetismus plus Supraleitung

Anders als bei großen Volumina weist Wismut-3-Nickel im Submikrometerbereich beide Eigenschaften auf.

Anders als bei großen Volumina weist Wismut-3-Nickel im Submikrometerbereich beide Eigenschaften auf.

Wie Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) und der TU Dresden am Beispiel einer intermetallischen Verbindung aus Wismut und Nickel nachweisen konnten, verfügen bestimmte Materialien gleichzeitig über die beiden Eigenschaften, supraleitend und ferromagnetisch zu sein. Entscheidend bei dem untersuchten Stoff war dafür die nanoskalige Größe der untersuchten Proben.

Das Forscherteam untersuchte ein aus den Elementen Wismut und Nickel bestehendes Material (Bi3Ni). Unter Normalbedingungen ist dieser Stoff nicht magnetisch. Mittels eines neuen chemischen Syntheseverfahrens bei niedrigen Temperaturen stellten sie Fasern mit wenigen Nanometern im Durchmesser her. Durch die nanoskalige Ausdehnung und die spezielle Form der intermetallischen Verbindung veränderten sich die physikalischen Eigenschaften entscheidend.

Abb.: Raster-Elektronen-mikroskopische Aufnahme eines Bündels aus parallel angeordneten Bi3Ni-Fasern, welche bei tiefen Temperaturen zugleich ferromagnetisch und supraleitend werden. Die Fasern bestehen aus einem Atomgerüst aus Wismut- (blau) und Nickelatomen (grün). (Bild: HZDR)

In Experimenten in hohen Magnetfeldern und unter sehr niedrigen Temperaturen zeigte sich, dass das nanostrukturierte Material andere Eigenschaften aufweist, als größer dimensionierte Proben desselben Stoffes. So war die Verbindung ferromagnetisch und supraleitend zugleich, ein Verhalten, das nur bei sehr wenigen Stoffen bekannt ist. Im Allgemeinen wird die Eigenschaft, bei sehr niedrigen Temperaturen supraleitend zu werden vom Ferromagnetismus, unterdrückt. Den Forschern ist es nun erstmalig gelungen, eine ferromagnetische Hysterese im supraleitenden Zustand von Bi3Ni aufzunehmen.

HZDR / MH

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