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Chemie: Magnetische Superatome entdeckt

Superatome bilden eine stabilen Verbund aus Atomen und ahmen auf diese Weise verschiedene Elemente des Periodensystems nach. Ein neues Exemplar zeigt nun auch magnetische Eigenschaften.

Forscher um José Ulises Reveles von der Virginia Commonwealth University hatten die elektronischen und magnetischen Eigenschaften von Verbindungen aus einem Vanadium- und verschieden vielen Cäsiumatomen untersucht. Dabei stellte sich eine Konfiguration aus acht Cäsiumatomen (VCs8) als besonders stabil und außerdem magnetisch heraus. Dies liege an der günstigen Verteilung der Elektronen in dem Superatom, so die Forscher, wobei die äußere Schale voll besetzt ist. Auch mit einem von Schwefel- und Wasserstoffatomen ummantelten Kern aus Mangan und Gold (MnAu24(SH)18) kreierten die Wissenschaftler ein magnetisches Superatom.

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Superatome | Die Superatome VCs8 (links und rechts) und MnAu24 (SH) 18 (Mitte) zeigen auch magnetische Eigenschaften.
VCs8 besitzt zudem ein magnetisches Moment, das etwa doppelt so groß wie das eines Eisenatoms in einem Ferromagneten ist und dem eines Manganatoms sehr ähnelt. Der neue Atomverbund imitiere damit das magnetische Verhalten eines Manganatoms nahezu perfekt. Dank der Hülle aus Cäsiumatomen sei das neue Superatom überdies ein guter elektrischer Leiter. Zum Einsatz kommen könnte es beispielsweise in der molekularen Elektronik, glauben die Wissenschaftler.

Dass ein Verbund aus Atomen andere Eigenschaften aufweist als die Teilchen selbst, ist lange bekannt. Doch erst in den vergangenen Jahren stießen Forscher auf Verbindungen, die das chemische Verhalten anderer Elemente des Periodensystems kopieren. So ahmt Al7 etwa Germaniumatome oder A13 Jodatome nach. Die Superatome könnten eines Tages womöglich als Bausteine für Nanomaterialien mit wünschenswerten Eigenschaften dienen. (mp)

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  • Quellen
Ulises Reveles, J. et al.: Designer magnetic superatoms. In: Nature Chemistry 10.1038/nchem.249, 2009.

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