Wenn eine magnetische Flüssigkeit einem Magnetfeld ausgesetzt wird, bilden sich bei bestimmten Stärken des Magnetfelds ringförmige Muster auf der Oberfläche der Flüssigkeit aus. Eine Gruppe von Forschern aus Deutschland und Südafrika hat nun entdeckt, dass neben diesen Mustern auch isolierte Hügel entstehen können, die über längere Zeit stabil sind. Damit haben die Forscher erstmals die Existenz magnetischer Solitonen demonstriert, wie sie im Fachmagazin Physical Review Letters (Band 94 Artikel 184503) berichten.
Für ihr Experiment benutzten Reinhard Richter aus Bayreuth und Igor Barashenkov aus Kapstadt nichts Weiteres als eine mit Kerosin gefüllte Petrischale, die mit nur wenigen Nanometern großen rostigen Eisenteilen versetzt wurde. Als die Forscher die Schale in ein Magnetfeld brachten, bildeten sich ringförmige, stabile Muster aus. Dass derartige, aus Abfolgen von Hügeln und Tälern bestehende Muster in magnetischen Flüssigkeiten entstehen können, ist schon seit längerem bekannt. Ursache dessen ist ein empfindliches Zusammenspiel zwischen der Schwerkraft und den durch das Feld ausgelösten magnetischen Kräften.
Richter und Barashenkov fanden nun allerdings heraus, dass sie mithilfe eines zweiten, durch einen kleinen Elektromagneten lokal angelegten Feldes isolierte Hügel auf der Oberfläche der Flüssigkeit erzeugen konnten. Die Hügel waren dabei auch nach Abschalten des Elektromagneten ohne weitere Energiezufuhr stabil (siehe Video).
Die Forscher haben damit erstmals ein so genanntes Soliton in einer magnetischen Flüssigkeit erzeugt. Solitonen sind in anderen Systemen wie etwa optisch aktiven Kristallen wohlbekannt, wurden allerdings bisher noch nicht in magnetischen Flüssigkeiten beobachtet. Die Forscher wollen nun weitere Experimente mit ihrem System durchführen, um mehr über die Dynamik dieser einsamen Anregungen zu erfahren.
Stefan Maier
