Magdeburger Forschende entdecken neue Materialklasse

Multiferroische Materialien zeigen zwei besondere Eigenschaften: Sie sind ferromagnetisch und behalten ihre Magnetisierung auch ohne äußeres Magnetfeld. Und sie sind ferroelektrisch, können also elektrische Ladung speichern, ähnlich wie ein winziger, dauerhaft polarisierter Kondensator. Während diese Doppelwirkung bei Festkörpern auf geordnete Kristallstrukturen zurückgeht, gilt sie bei Flüssigkeiten wegen ihrer ungeordneten Molekülstruktur als kaum realisierbar. Ein solches Verhalten war bisher nur bei festen Kristallen bekannt.

Das Team um Hajnalka Nádasi und Alexey Eremin von der Abteilung Nichtlineare Phänomene hat im Rahmen eines Projekts der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) Hybridmaterialien aus ferroelektrischen nematischen Flüssigkristallen und ferrimagnetischen Nanoplättchen aus Bariumhexaferrit hergestellt. Durch die präzise Abstimmung der Zusammensetzung gelang eine stabile Flüssigkeit, in der elektrische und magnetische Ordnung gleichzeitig auftreten und das bei Raumtemperatur.

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„Dass sich in einem flüssigen System stabile magnetische und elektrische Zustände gleichzeitig bilden können, galt lange als nahezu ausgeschlossen“, sagt Dr. Nádasi.

Die neuartigen Flüssigkeiten reagieren besonders empfindlich auf äußere magnetische und elektrische Felder. Das eröffnet Möglichkeiten für Sensoren, Aktorik – also Materialien, die auf Reize reagieren und sich bewegen – sowie für elektro- und magneto-optische Anwendungen.

„Weil flüssigkristallbasierte Systeme nur sehr wenig Energie benötigen, könnten sie künftig zu energieeffizienteren Materialien und Komponenten beitragen“, so Nádasi weiter.

An dem Projekt waren das Jožef-Stefan-Institut in Ljubljana (Slowenien), die Technische Universität Braunschweig und Merck Electronics in Darmstadt beteiligt. Die Forschung ist Teil der gemeinsamen Initiative Master und Bachelor in Physik der Soft Materials von Merck und der Universität Magdeburg, die Studierenden Einblicke in aktuelle Materialforschung bietet. [OVGU / dre]