Magnete - Vom richtigen Kurs bis zum Blick ins Gehirn

Der Magnetismus bringt seit der Antike Seefahrer heim und bildet die Grundlage von Festplattenspeichern in der Computertechnik. Ohne die Messung kleinster Magnetfelder wäre auch kein Einblick ins menschliche Hirn über die Kernspintomografie möglich.

Der Mensch hat keinen Sinn für Magnetfelder. Zumindest keinen körperlichen. Und dieser wäre ihm auch nicht zu wünschen. Schnell wäre er Opfer einer enormen Reizüberflutung. Kaum ein Elektromotor, Datenspeicher oder Lautsprecher kommt ohne ein Stückchen eines magnetischen Materials aus. Zudem wirkt zwar schwach aber permanent das globale Magnetfeld und schützt die Erde vor einem kosmischen Teilchensturm.

"Welt der Physik" präsentiert, wie sich der Mensch den Magnetismus zunutze macht. Er misst Magnetfelder, anfangs mit Kompassnadeln, heute mit hochempfindliche Hall-Sonden und so genannten Squids. Er lernt, den Ursprung des Magnetismus zu verstehen und kontrolliert magnetische Effekte mehr und mehr. Doch mit den genauen Blick in den Körper über Kernspintomografen und schnellen Festplatten ist das Ende der Magnet-Forschung noch lange nicht erreicht. Neue, überraschende Phänomene wie der Riesenmagnetwiderstand oder das magnetische Verhalten von Kunststoffen und Nanostrukturen stellen die Wissenschaftler vor immer neue Herausforderungen.

Mehr zum Thema

  • Was ist Magnetismus?

    Der Magnetismus war schon in der Antike bekannt. Er begegnet uns in vielen Naturphänomenen und technischen Anwendungen, angefangen vom Erdmagnetfeld mit seinen Auswirkungen wie dem Polarlicht oder der Navigation mit dem Magnetkompass, über die Elektromotoren bis hin zu den Hochtemperatursupraleitern.  
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  • Magnetismus im alltäglichen Leben

    Die weichmagnetischen Materialien wie Ferrite oder normales Eisen sind technisch seit langem von großer Bedeutung. Sie werden z. B. in Antennen oder in den Kernen der Transformatoren eingesetzt, um große magnetische Flüsse mit möglichst geringen Verlusten schnell hin und her schalten zu können. Hartmagnetische Materialien hingegen findet man in technischen Anwendungen als Permanentmagnete, zum Beispiel in Elektromotoren, Generatoren oder Lautsprechern.  
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  • Der Riesenmagnetwiderstand

    Die in jüngster Zeit wohl spektakulärste und für die Anwendung wichtigste Entdeckung im Bereich des Magnetismus ist die des Riesenmagnetwiderstandes. Sie wurde möglich durch den raschen Fortschritt der Nanotechnologie im Bereich dünner Schichten. 
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  • Kopplung magnetischer Schichten beim Riesen-Magnetwiderstand

    Das Phänomen des Riesenmagnetwiderstands wurde am Forschungszentrum Jülich vor gut zehn Jahren entdeckt und hat bereits acht Jahre nach seiner Entdeckung Eingang in industrielle Produkte gefunden. Doch wie so oft in der Forschung hinkt das Verständnis der mikroskopischen Grundlagen dieses Effekts hinterher. Ein tieferes Verständnis ist jedoch unerlässlich, will man diese vielversprechende neue Technologie optimieren und weiterentwickeln. 
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    Wie sieht der Magnetspin eigentlich aus? Mit speziellen Rastertunnelmikroskopen werfen Hamburger Physiker einen Blick auf den Magnetismus auf atomarer Ebene. 
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  • Magnetische Nanostrukturen

    Im Allgemeinen ist ein ferromagnetisches Metall in Bereiche unterschiedlicher Magnetisierungsrichtung, sogenannte Domänen, aufgeteilt. Gelangt man in den Nanobereich, herrscht nur noch eine kohärente Spinstruktur vor. Solch kleinste magnetische Teilchen sind von grundlegendem physikalischen Interesse für zahlreiche Anwendungen. 
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  • Ein Sandwich mit Gedächtnis

    Der so genannte Magneto-Resistance-Effekt (TMR-Effekt)erregt die Neugier vieler Physiker. Dieses Phänomen kann möglicherweise zur Herstellung neuartiger Speicherchips führen. 
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  • Molekularer Magnetismus

    Neue magnetische Materialien haben ein enormes Anwendungspotential. Dafür ist die magnetische Strukturbestimmung essentiell, die nur mit Neutronenstreuung möglich ist. 
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    In der Spintronik zeigen Elektronen, dass sie weit mehr können als nur Elektronik, nämlich wenn zudem ihr Spin genutzt wird. 
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Dokumentinfo

 
25.09.2010
Tag der Energie
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