Wenn nur wenige Nanometer kleine Diamantkristalle mit Ionenstrahlen beschossen werden, werden sie magnetisch. Das haben Forscher des Rensselaer-Instituts für Nanotechnologie herausgefunden. Da auf Kohlenstoff basierende Materialien in großem Maße bioverträglich sind, könnten die winzigen Magneten in medizinischer Diagnostik und bei Therapien eingesetzt werden.
In ihrem Experiment beschossen die Forscher um Pulickel Ajayan nur wenige Nanometer (Millionstel Millimeter) kleine Kristalle aus Kohlenstoff in Diamantform mit Ionenstrahlen. Die Energie der Ionen aus Kohlenstoff oder Stickstoff betrug dabei etwa 100 Kiloelektronenvolt.
Durch den Beschuss bildeten sich Fehlstellen im Kristallgitter der Nanodiamanten aus. Aufgrund dieser Fehler konnten sich nun nicht mehr alle Elektronen der Kohlenstoffatome mit Partnern benachbarter Atome paaren. Da Elektronen ein magnetisches Moment (ausgedrückt durch ihren Spin) aufweisen, wurden die winzigen Kristalle somit magnetisch.
Auch wenn der Magnetismus der Winzlinge viel schwächer als der der bekannten ferromagnetischen Metalle Nickel, Chrom und Eisen war, ließ er sich dennoch selbst bei Raumtemperatur eindeutig nachweisen. Nanodiamanten könnten sich so möglicherweise zur Herstellung von magnetischen Speichern für die Mikroelektronik eignen, so die Forscher.
Ein viel erfolgversprechenderes Einsatzgebiet könnte sich jedoch in der Biomedizin eröffnen, da Kohlenstoff im Gegensatz zu Metallen bioverträglich ist. Neben Anwendungen in der Tomographie würden die Magneten auch als Vehikel für den Transport von Medikamenten in den menschlichen Körper in Frage kommen, glaubt Ajayan.
Physical Review Letters, Bd. 95, Artikel 097201
Stefan Maier
