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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Magnetisches Plastik |
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| | | Magnetismus kennt die Menschheit schon seit fast zwei Jahrtausenden, allerdings nur bei Metallen. Die ersten organischen Verbindungen, die magnetische Eigenschaften aufweisen, wurden vor wenigen Jahren entdeckt. Jetzt konnten Wissenschaftler erstmals magnetische Kunststoffe aufspüren. |
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Andrzej Rajca von der University of Nebraska-Lincoln und seine Frau Suchada Rajca und Jirawat Wongsriratanakul berichten in der aktuellen Ausgabe von 'Science', wie sie es nach mehreren Jahren schafften, ein magnetisches Polymer herzustellen.
Obwohl Noboru Mataga vor über 30 Jahren bereits prognostizierte, dass es möglich wäre, magnetische Kunststoffe zu entwickeln, scheiterten bislang alle Versuche. Nichtsdestotrotz widmeten sich die Chemiker seit 1988 der Suche nach jenen Makromolekülen.
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Artikel in 'Science' (Volume 294, Number 5546, Issue of 16 Nov 2001, pp. 1503-1505; kostenpflichtig) unter " Magnetic Ordering in an Organic Polymer"
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Polymere
synthetische oder natürliche Makromoleküle, die aus vielen ähnlichen Bausteinen aufgebaut sind. Polymerisation ist das Zusammentreten von mehreren Molekülen eines Stoffs zu einer neuen Verbindung mit einer Molekularmasse, die ein Vielfaches vom Ausgangsstoff ist. Die Polymerisation ist ein wichtiger Schritt bei der Herstellung vieler Kunststoffe. Da die Zahl der Moleküle, die bei Polymerisation zusammentreten, verschieden groß sein kann, ist das entstehende Polymerisat ein Gemisch von Polymeren mit verschieden großen Molekularmassen; solche Verbindungen, deren Moleküle sich nur durch die Anzahl der sie aufbauenden Einheiten des Monomeren unterscheiden, werden als Polymerhomologe bezeichnet. |
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 Max-Planck-Institut für Polymerforschung |
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Wichtiger Drehimpuls |
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Das Monomer, die kleinste Einheit des Polymers, besteht aus einem ringförmigen Teil sowie zwei brückenartigen Strukturen, die sich zum nächsten Element der Kette ausstrecken.
Während jede der beiden 'Brücken' den Spin (Drehimpuls eines Teilchens) 1/2 beträgt, besitzt die Ringstruktur einen Spin von 2. Je nachdem, ob die Spins des Rings und der Brücken in die gleiche oder entgegengesetzten Richtung zeigen, spricht man von ferromagnetischer oder antiferromagnetischer Kopplung, wobei sich aber in jedem Fall ein magnetisches Moment ergibt.
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Starke Magnetisierung |
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Wenngleich Messungen an dem nun untersuchten Polymer eine starke Magnetisierung anzeigen und darauf hinweisen, dass rund 5.000 Spins gleich ausgerichtet sind, so wird es noch ein wenig dauern, bis Polymermagneten konventionelle Magneten ersetzen können.
Damit der Kunststoff seinen Magnetismus nicht verliert, muss er auf unter minus 260 Grad Celsius abgekühlt und gleichzeitig in einem Sauerstofffreien Milieu aufbewahrt werden.
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Magnetismus
Sammelbegriff für alle Erscheinungen des magnetischen Feldes und seiner Wirkung auf die Materie. Ein Magnetfeld entsteht in der Umgebung von Dauermagneten oder jeder bewegten elektrischen Ladung, z. B. eines stromdurchflossenen Leiters. Die Pole eines Magneten werden nach den Erdmagnetpolen Nord- und Südpol genannt. Gleichnamige Pole stoßen sich ab, ungleichnamige ziehen sich an. Da sich eine beweglich aufgehängte Magnetnadel parallel zur Richtung des Erdmagnetfeldes einstellt, kann sie als Kompass dienen. Die Materie zeigt mehrere Arten magnetischen Verhaltens. |
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Mehr zu Magnetismus |
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Noch nicht für kommerzielle Nutzung geeignet |
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Ein so anspruchsvolles Material ist allerdings noch nicht für eine kommerzielle Nutzung geeignet. Doch immerhin konnten die theoretischen Prognosen des Japaners Mataga von 1968 verifiziert werden.
Als nächstes wollen die Chemiker ein Polymer schaffen, das auch bei Raumtemperatur seine magnetischen Eigenschaften beibehält.
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Spekulationen über Applikationen |
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Noch sind sich die Forscher aus Nebraska über die genauen Anwendungsmöglichkeiten nicht im Klaren.
Zu Illustration vergleicht Andrzej Rajca die neuen Ergebnisse mit den ersten leitfähigen Polymeren, die man vor zwanzig Jahren ausforschte: "Damals dachten viele Leute, dass man daraus leichte, leitfähige Drähte herstellen könnte, die Metalle als Leiter ersetzen. Doch zehn Jahre später fand man eine ganze andere Anwendung, nämlich die lichtemittierender Dioden. Und an diesem Produkt arbeiten zur Zeit einige Firmen. Als Ersatz für herkömmliche Leiter eignen sie sich jedoch nicht."
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01.01.2010 |
