zurück zur Themenseite

Artikel und Hintergründe zum Thema

Material mit Gedächtnis

Neue Details zu magnetischen Formgedächtnislegierungen

Formgedächtnislegierungen sind beeindruckende Materialien, wovon man sich unter anderem auf YouTube überzeugen kann: Eine Spirale oder Büroklammer aus diesem Material wird auseinandergebogen. Sobald sie in heißes Wasser gegeben wird, nimmt sie innerhalb von Sekundenbruchteilen wieder ihre ursprüngliche Form an: Deshalb der Begriff „Formgedächtnis“.

Physiker der Universitäten Konstanz unter der Leitung von Prof. Dr. Mikhail Fonin und Prof. Dr. Thomas Dekorsy sowie Forscher der Universitäten Mainz, Göttingen, Ilmenau und Le Mans (Frankreich) konnten nun Details zu Formgedächtnislegierungen mit magnetischen Eigenschaften entschlüsseln. Zu diesem Zweck wurden erstmals sehr verschiedene physikalische Untersuchungsmethoden kombiniert. Die Ergebnisse sind in der August-Ausgabe von Physical Review Letters, Band 114, veröffentlicht.

Dieses „Gedächtnis“ des Materials für seine ursprüngliche Form ist gewissermaßen in der atomaren Struktur programmiert. Wird das Material bei Raumtemperatur verformt und anschließend über eine kritische Temperatur erwärmt, tritt ein Phasenübergang auf, und es nimmt die ursprüngliche Form wieder an. Dieser Effekt kann zum Beispiel bei Herzklappen angewendet werden. Die Herzklappe wird zusammengefaltet und gekühlt mit einem Katheder an die richtige Stelle im Herzen eingeführt. Erwärmt sich die Herzklappe auf Körpertemperatur, nimmt sie die gewünschte Form im Körper an und verrichtet ihre Aufgabe.

Anzeige

Zu den hier herangezogenen verschiedenen physikalischen Untersuchungsmethoden gehörte die Röntgenbeugung, mittels derer die atomare Kristallstruktur der Legierung aus Nickel, Mangan und Gallium bestimmt wurde. Durch den Einsatz eines Rastertunnelmikroskops in der Gruppe von Mikhail Fonin konnten des Weiteren die verschiedenen Kristallstrukturen (Phasen) über eine spezifische Anordnung der Atome an der Oberfläche bestimmt werden.

Ergänzend wurde in den Gruppen von Thomas Dekorsy und Prof. Jure Demsar von der Universität Mainz, bis 2012 Universität Konstanz, das Material mit ultrakurzen Laserblitzen angeregt. Diese Laserblitze regen die Atome zu Schwingungen an, die Informationen über das Zusammenspiel der Bewegung der Atome mit den Elektronen liefern. Die Untersuchung dieses Zusammenspiels von Gitterschwingungen mit den Elektronen ergab neue Einblicke in den Phasenübergang dieses zukunftsträchtigen Materials. Da das untersuchte Material zusätzlich über ein Magnetfeld verspannt werden kann, eröffnen sich neue Anwendungsmöglichkeiten.

Orginalveröffentlichung:
M. Schubert et al.: Collective Modes and Structural Modulation in: Ni-Mn-Ga(Co) Martensite Thin Films Probed by Femtosecond Spectroscopy and Scanning Tunneling Microscopy, Phys. Rev. Lett. 115, 076402. DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.076402.

Link zu einem YouTube-Video:
Max Planck Gesellschaft:
http://www.youtube.com/watch?v=-5QGHQzudjc

MIT:

Thayer School of Engineering Dartmouth:

Kontakt:
Prof. Dr. Thomas Dekorsy
Universität Konstanz
Fachbereich Physik
Universitätsstraße 10
78464 Konstanz
E-Mail: thomas.dekorsy@uni-konstanz.de

Anzeige
zurück zur Themenseite

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige