Weich und anziehend

Hart und schwer, so fühlt sich normalerweise der Stoff an, aus dem die Magnete sind. Denn sie bestehen meist aus Eisenoxid oder aus bestimmten Metallen. Aber: seit ungefähr zwanzig Jahren fühlen sich Chemiker immer öfters auch hingezogen zu Magneten, die organische Moleküle enthalten. Also solche mit Kohlenstoff. Und diese Materialen sind dann meistens sehr leicht und flexibel. Jedoch: bisher hatten sie alle einen großen Nachteil.

"Es gibt viele Magnete, die organische Substanzen enthalten oder sogar ganz aus ihnen bestehen. Aber man muss sie sehr, sehr tief abkühlen, bis sie das magnetische Verhalten zeigen. Bis zu minus 200 Grad Celsius. Das ist natürlich ein Problem, wenn man irgend etwas Nützliches mit ihnen anstellen möchte."

Robin Hicks, Chemiker an der Universität von Victoria im Westen von Kanada. Er und seine Mitarbeiter haben aus Nickel und aus organischen Verbindungen drei Varianten eines Materials hergestellt, das auch bei Zimmertemperatur von einem Stabmagneten angezogen wird. Und wenn das schwarze Pulver im Kontakt mit diesem Permanentmagneten bleibt, dann übernimmt es dessen Eigenschaften und verwandelt sich ebenfalls dauerhaft in einen Magneten. Besonders attraktiv – im wahrsten Sinne des Wortes – sind solche Materialien als Informationsspeicher.

"Wir hoffen, dass wir daraus ein magnetisches Speichermaterial herstellen können. Dafür hat die Verbindung gerade die richtigen Eigenschaften. Denn die Ausrichtung unseres Magneten, also die Achse zwischen Nord- und Südpol, lässt sich sehr leicht umkehren. Das ist wichtig, um Daten wieder löschen zu können oder zu überschreiben."

Doch zunächst will Robin Hicks herausfinden, wieso das Material überhaupt dauerhaft einen Magnetismus zeigt. Eines ist klar: Es muss etwas mit den Elektronen zu tun haben. Also mit den Elementarteilchen, die die Hülle von Atomen bilden und den Kitt zwischen einzelnen Atomen, die sich zu einem Molekül zusammen lagern.

"Ein einzelnes Elektron ist wie eine winzige Magnetnadel, mit einem Nord- und einem Südpol. In einem Material wie Eisen richten sich alle diese kleinen Nadeln in dieselbe Richtung aus und bleiben auch so. Die Frage ist also: Wie schafft mein Material das, dass sich alle Elektronen auf Dauer so gleichförmig anordnen."

Organische Verbindungen dürften nämlich gar nicht magnetisch sein, weil sich in ihnen immer zwei Elektronen zu einem Pärchen zusammenschließen. Und damit büßen sie ihre magnetische Attraktivität ein, die sie als Single noch besessen haben. Allerdings gibt es Ausnahmen. Robin Hicks glaubt, dass bei der Herstellung seiner Magnet-Materialien das Nickel mit den organischen Bestandteilen reagiert und ihnen dauerhaft Single-Elektronen ausleiht. Das wollen die Chemiker aus Kanada nun überprüfen, indem sie noch mehr magnetische Verbindungen herstellen, mit unterschiedlichen organischen Komponenten.

"Tatsächlich haben wir schon einige neue Magnet-Materialien gefunden, ungefähr ein Dutzend davon. Diese Ergebnisse haben wir aber noch nicht veröffentlicht. Wir sind gerade dabei, ihre Eigenschaften zu messen. Und was uns noch wichtiger ist: Wir wollen verstehen, wie diese Eigenschaften sich verändern, wenn wir die organische Komponente austauschen."

Denn dann könnten Robin Hicks und seine Kollegen ganz gezielt die magnetischen Eigenschaften des Materials optimieren, zum Beispiel eben um es als Speichermedium zu benutzen.