02.10.2025

Magnesiumchlorid setzt die üblichen Regeln für Metalle außer Kraft

Ein internationales Forschungsteam hat ein Metall entdeckt, das elektrische Leitfähigkeit mit innerer Polarität kombiniert.

Materialien, die gleichzeitig Strom leiten und Licht beeinflussen können, sind für viele moderne Technologien von großem Interesse. Beispielsweise können sie helfen, schnellere und energieeffizientere Computerchips, präzisere Sensoren für medizinische Geräte oder neue Bauteile für die Kommunikation mit Licht statt Strom zu entwickeln. Die Erforschung solcher Stoffe zeigt, wie sich selbst einfache Elemente wie Magnesium und Chlor unter extremen Bedingungen zu völlig neuen Materialien verbinden lassen – mit Eigenschaften, die bisher als unmöglich galten, künftig jedoch in der fortgeschrittenen Photonik, in Quantenbauelementen oder in Energietechnologien eingesetzt werden könnten.

Gewöhnliche Metalle leiten Elektrizität durch eine Wolke aus freien Elektronen, die die Metallatome umgeben; hingegen erfolgt die Leitfähigkeit bei Magnesiumchlorid (Mg3Cl7) über Elektronen, die von den Chloridionen bereitgestellt werden. Die besondere Leitfähigkeit schwächt die elektrische Abschirmung im Metall und ermöglicht es der Verbindung, eine permanente interne Ladungstrennung aufrechtzuerhalten. Bemerkenswert ist, dass dieses polare Metall nicht nur leitet: Trifft Licht auf Magnesiumchlorid, sendet es das Licht mit doppelter Frequenz wieder aus. Eine solche Kombination aus elektrischer Leitfähigkeit, Polarität und optischer Frequenzverdopplung ist nicht nur selten, sondern für Elektronik, Sensorik und Energietechnik sehr wertvoll.

Mehr zum Thema

Photo
Photo
Photo
Photo
Anna Seiler • 9/2025 • Seite 59

Ohne Twist

Photo
Wouter Jolie • 9/2025 • Seite 77

Gefangen im Quantenkäfig

„Es ist sehr aufregend, dass wir ein Metall entdeckt haben, das nicht nur Strom leitet, sondern auch Licht auf uner­war­tete Weise emit­tiert“, sagt Yuqing Yin, wissen­schaft­liche Mit­arbeite­rin in der Gruppe Mate­rial­physik und Techno­logie bei extre­men Beding­ungen der Univer­sität Bay­reuth. „Eine solche Kombi­nation ist in der Natur extrem selten und eröff­net völlig neue Per­spek­ti­ven für die Ent­wick­lung multi­funktio­naler Materi­alien.“

Die Entdeckung wurde unter hohem Druck in einer laser­beheizten Diamant­stempel­zelle gemacht. Mit­hilfe inten­siver Synchrotron-Röntgen­strahlen konnte das Team die Kristall­struktur von Magne­sium­chlorid direkt bestimmen, da das Material nur unter extremen Bedingungen exis­tiert. Obwohl sich das Material derzeit noch nicht in indus­tri­el­len Mengen her­stel­len lässt, öffnet die Ent­deckung die Tür zu einer neuen Klasse von Materi­alien, die metal­lische Leit­fähig­keit mit wert­vollen opti­schen Eigen­schaften vereint.

„Wir stehen erst am Anfang“, betont Leonid Dubro­vinsky vom Baye­rischen Geo­institut (BGI) der Univer­sität Bay­reuth. „Die Prinzi­pien, die wir ent­deckt haben, zeigen neue Denk­ansätze für Chemie und Material­design. Unsere Arbeit zeigt, dass selbst sehr ein­fache Ele­mente wie Magne­sium und Chlor unter den richtigen Beding­ungen völlig unerwar­tete Struk­turen mit einzig­artigen Eigen­schaften bilden können.“ [U Bayreuth / dre]

Anbieter

Universität Bayreuth

Universitätsstraße 30
95447 Bayreuth
Deutschland

Kontakt zum Anbieter







Anbieter des Monats

Quantum Design GmbH

Quantum Design GmbH

Forschung lebt von Präzision. Seit über 40 Jahren steht Quantum Design für innovative Messtechnik auf höchstem Niveau – entwickelt in Kalifornien, betreut weltweit. Unsere Systeme sind der Goldstandard in der Materialcharakterisierung und ermöglichen tiefe Einblicke in die magnetischen, thermischen und optischen Eigenschaften von neuen Materialien.

Sonderhefte

Physics' Best und Best of
Sonderausgaben

Physics' Best und Best of

Die Sonder­ausgaben präsentieren kompakt und übersichtlich neue Produkt­informationen und ihre Anwendungen und bieten für Nutzer wie Unternehmen ein zusätzliches Forum.

Meist gelesen

Themen