Magnetische Tropfen

Jan Oliver Löfken

Mehrere Einzelbilder mit orangefarbenen Tropfen, darum eine farbige Spirale, die die durch Magnetismus hervorgerufene Bewegung andeutet

Xubo Liu/LBNL

Vom Kompass bis zur Festplatte – Magnete finden zahlreiche Anwendungen. Auch wenn eigentlich nur feste Materialien dauerhaft magnetisiert werden können, gelang es Forschern nun erstmals flüssige Tropfen permanent zu magnetisieren. Wie sie in der Fachzeitschrift „Science“ berichten, waren Ferrofluide – Flüssigkeiten, die aus magnetischen Nanopartikeln in einer Trägerflüssigkeit bestehen – Ausgangspunkt für ihre Experimente. Die Ideen für Anwendungen flüssiger Magnete reichen weit: So könnten Tropfen, die sich magnetisch steuern lassen, gezielt Arzneien durch einen Körper transportieren oder auch Grundlage für flexible Elektronikmodule sein.

Für ihre Versuchte stellten Xubo Liu vom Lawrence Berkeley National Laboratory in Berkeley und seine Kollegen zunächst ein Ferrofluid mit etwa zwanzig Nanometer großen Eisenoxidpartikeln und zusätzlichen Carbonylgruppen her, die sie in einer speziellen Lösung verteilten. In einzelnen Tropfen mit einem Durchmesser von einem Millimeter befanden sich dann insgesamt etwa siebzig Milliarden Nanoteilchen, wobei sich etwa eine Milliarde Partikel an die Oberfläche des Tropfens drängten. Diese Tropfen ließen sich mit einem äußeren Magnetfeld magnetisieren und ohne äußeres Magnetfeld sollten die magnetischen Eigenschaften des Ferrofluids eigentlich wieder verloren gehen. Doch zur Überraschung der Materialforscher zeigten ihre Tropfen auch ohne äußeres Magnetfeld ferromagnetische Eigenschaften. Dafür machten die Forscher die Nanoteilchen an der Oberfläche verantwortlich, die auch ohne äußeres Magnetfeld eine Art magnetische Hülle bildeten.

„Wir haben einen einfachen Weg gefunden, das paramagnetische Ferrofluid in einen ferromagnetischen Zustand bei Raumtemperatur zu überführen“, so der beteiligte Wissenschaftler Thomas Russell. Die Forscher unterzogen die ferromagnetischen Tropfen außerdem zahlreichen Belastungsproben: Sie teilten die Tropfen, verformten sie mehrfach und steuerten sie über eine Oberfläche – immer blieben die magnetischen Eigenschaften erhalten. Setzten die Forscher die Tropfen erneut äußeren Magnetfeldern aus, ließ sich die Magnetisierung sogar kontrolliert zerstören und wieder herstellen. „Das öffnet eine Tür zu einem neuen Forschungsfeld mit magnetischer, weicher Materie“, ist Russell überzeugt.

Xubo Liu & Tom Russell/Berkeley Lab

Quelle: https://www.weltderphysik.de/gebiet/materie/news/2019/magnetische-tropfen/