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Nanotechnologie: Magnetische Nanoröhrchen

Nicht aus dem üblichen Kohlenstoff bestehen die Nanoröhrchen, die ein Wissenschaftlerteam um Lia Krusin-Elbaum vom TJ Watson Research Center in New York hergestellt hat, sondern aus Vanadiumoxid. Obendrein sind ihre winzigen Strukturen, die im Elektronenmikroskop an mehrlagige Strohhalme von wenigen Mikrometern Länge erinnern, unter bestimmten Bedingungen magnetisch.

Die reine Form der Vanadiumoxid-Röhrchen setzt sich aus drei Formen zusammen, von denen das so genannte V(2) und V(3) Elektronen mit entgegengesetzten Spins tragen, die bei einem Zahlenverhältnis von zwei V(2)- zu einem V(3)-Spins ein ferromagnetisches Moment hervorrufen könnten. Die Elektronenstruktur des energiereicheren V(1) verhindert aber die Bildung eines einheitlichen Grundzustands, sodass jedes Nanoröhrchen als Ganzes betrachtet nicht magnetisch ist.

Das Bild ändert sich, wenn die Forscher durch Zugabe von Lithiumatomen zusätzliche Elektronen einbringen oder mit Jod einen Elektronenmangel hervorrufen. In beiden Fällen setzt sich der Ferromagnetismus durch, und das Nanoröhrchen reagiert magnetisch.

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