Ein neuartiges Metamaterial aus einer Milliarde Nanomagneten verhält sich wie Wasser: So wie Wasserdampf kondensiert und schließlich zu Eiskristallen gefriert, so steigt auch die Ordnung der Magnete im Material. Wissenschaftler aus der Schweiz erzielten diesen Effekt mit der besonderen Anordnung der Nanomagnete: Sie sind „geometrisch frustriert“, erläutern die Forscher im Journal „Nature Communications“. Mit diesem Material sind neue Möglichkeiten zur Informationsübertragung in der Elektronik und Spintronik denkbar.
Metamaterialen ermöglichen oft verblüffende Effekte: Licht lässt sich damit beispielsweise so manipulieren, dass Gegenstände unsichtbar werden. Auch Magnetfelder lassen sich damit wie durch ein Wurmloch weiterleiten. Einen weiteren ungewöhnlichen Effekt haben Wissenschaftler um Laura Heydermann vom Paul Scherrer Institut in Villigen in der Schweiz nun beobachtet: Die magnetischen Eigenschaften des von ihnen hergestellten Metamaterials verändern sich mit der Temperatur.
Frustrierte Magnete stoßen sich ab
Heydermann und Kollegen verwendeten für ihr völlig neues Material eine Milliarde winziger Magnete. Diese sehen aus wie Reiskörner, sind aber nur 63 Nanometer lang. Die Forscher ordneten diese Nanomagnete in einem sechseckigen Wabenmuster an. Das fertige Material nimmt eine Fläche von nur fünf mal fünf Millimetern ein.
Das Besondere an der Sechseck-Anordnung: Die einzelnen Magnete sind „geometrisch frustriert“. Das bedeutet, egal wie sie sich ausrichten – es gibt keine energieärmste Konfiguration, in der alle Nanomagnete mit Nordpol auf Südpol aufeinander passen. Irgendwo stoßen sich immer zwei gleiche Pole ab.
