Größte bisher bekannte magnetische Anisotropie eines Moleküls gemessen
Blick auf den THz-EPR-Experimentierplatz in der Halle der Synchrotronquelle BESSY II. © HZB
Die magnetischen Eigenschaften des untersuchten Bismut-Komplexes (Mitte) konnten mit der THz-EPR-Spektroskopie bei BESSY II aufgeklärt werden. Bei der Methode kommen elektromagnetische Strahlung im THz bis Infrarot-Bereich sowie hohe Magnetfelder zum Einsatz. © HZB
An der Berliner Synchrotronstrahlungsquelle BESSY II ist es gelungen, die größte magnetische Anisotropie eines einzelnen Moleküls zu bestimmen, die jemals experimentell gemessen wurde. Je größer diese Anisotropie ist, desto besser eignet sich ein Molekül als molekularer Nanomagnet. Solche Nanomagnete besitzen eine Vielzahl von potenziellen Anwendungen, z. B. als energieeffiziente Datenspeicher. An der Studie waren Forschende aus dem Max-Planck-Institut für Kohlenforschung (MPI KOFO), dem Joint Lab EPR4Energy des Max-Planck-Instituts für Chemische Energiekonversion (MPI CEC) und dem Helmholtz-Zentrums Berlin beteiligt.
Untersucht wurde ein Bismut-Komplex, welches in der Gruppe von Josep Cornella (MPI KOFO) synthetisiert wurde. Dieses Molekül besitzt einzigartige magnetische Eigenschaften, die ein Team um Frank Neese (MPI KOFO) vor kurzem mit theoretischen Studien vorhergesagt hat. Bisher schlugen jedoch alle Versuche fehl, die magnetischen Eigenschaften des Bismut-Komplexes zu messen und damit die theoretischen Vorhersagen experimentell zu bestätigen.
THz-EPR an BESSY II
Dieser wichtige Schritt gelang nun durch eine spezielle Methode an der Synchrotronstrahlungsquelle BESSY II, die das HZB in Berlin betreibt. Die Forschenden setzten auf die THz-Elektronenparamagnetische Resonanz-Spektroskopie (THz-EPR). „Die Ergebnisse zeigen auf faszinierende Weise, dass wir mit unserer Methode extrem hohe Werte für die magnetische Anisotropie sehr genau bestimmen können. Durch die Zusammenarbeit mit Forschenden aus den Grundlagenwissenschaften erzielen wir damit einen großen Fortschritt für das Verständnis dieser Materialklasse“, sagt Tarek Al Said (HZB), der Erstautor der Studie, die kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift Journal of the American Chemical Society publiziert wurde.
- HZB-Magazin lichtblick - die neue Ausgabe ist da!In der Titelgeschichte stellen wir Astrid Brandt vor. Sie leitet die Nutzerkoordination am Helmholtz-Zentrum Berlin. Mit ihrem Team behält sie stets den Überblick über Anträge, Messzeiten und Publikationen der bis zu 1.000 Gastforschenden, die jedes Jahr zu BESSY II kommen. Naturwissenschaften faszinierten sie schon immer.
Doch auch ihre zweite Leidenschaft, die Musik, hat sie bis heute nicht losgelassen.
- Nanoinseln auf Silizium mit schaltbaren topologischen TexturenNanostrukturen mit spezifischen elektromagnetischen Texturen versprechen Anwendungsmöglichkeiten für die Nanoelektronik und zukünftige Informationstechnologien. Es ist jedoch sehr schwierig, solche Texturen zu kontrollieren. Nun hat ein Team am HZB eine bestimmte Klasse von Nanoinseln auf Silizium mit chiralen, wirbelnden polaren Texturen untersucht, die durch ein externes elektrisches Feld stabilisiert und sogar reversibel umgeschaltet werden können.
- Lithium-Schwefel-Batterien im Taschenformat an BESSY II durchleuchtetNeue Einblicke in Lithium-Schwefel-Pouchzellen hat ein Team aus HZB und dem Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden an der BAMline von BESSY II gewonnen. Ergänzt durch Analysen im Imaging Labor des HZB sowie weiteren Messungen ergibt sich ein neues und aufschlussreiches Bild von Prozessen, die Leistung und Lebensdauer dieses industrierelevanten Batterietyps begrenzen. Die Studie ist im renommierten Fachjournal "Advanced Energy Materials" publiziert.