Physikalisch ist eine Verbindung aus den Metallen Samarium und Aluminium eindeutig ein Magnet. Doch verbirgt dieses Material bei exakt minus 203 Grad Celsius diese Eigenschaft so gut, dass kein äußeres Magnetfeld zu messen ist. Japanische Physiker wiesen diesen eigenartigen Effekt am Hochenergie-Beschleuniger Zentrum in Tsukuba mit polarisierten Röntgenstrahlen nach. Die Ergebnisse präsentieren die Forscher in einer kommenden Ausgabe der Fachzeitschrift Physical Review Letters.
Ursache dieses Effekts ist, dass sich die beiden Komponenten für ein Magnetfeld in diesem Material exakt aufheben. So summiert sich aus der Eigendrehung der Elektronen, dem so genannten Spin, der eine Anteil für das äußere Magnetfeld auf. Zum anderen ergibt sich aus der Bahnbewegung der Elektronen auf den Orbitalen um den Atomkern herum der zweite Teil des magnetischen Moments. Diese beiden Komponenten verändern sich bei der Samarium-Aluminium-Verbindung mit der Temperatur. So ist knapp über und knapp unter minus 203 Grad Celsius ein äußeres Magnetfeld messbar, das exakt bei dieser Temperatur jedoch verschwindet.
Dieser Null-Magnetismus eines Magneten wurde bereits vor rund 30 Jahren für Samarium theoretisch vorhergesagt, doch die experimentelle Bestätigung stand über die Jahre aus. Die Wissenschaftler glauben nun, dass diese Eigenschaft für zukünftige Spintronic-Schaltkreise, bei denen der Drehsinn einzelner Elektronen oder Atome digitale Informationen schnell verarbeiten könnten, verwendet werden könnte. Eine weitere denkbare Anwendung wäre in leistungsfähigen Rastertunnelmikroskopen, die auf einer Polarisierung des Spins aufbauen.
Jan Oliver Löfken
