Wie magnetische Atome untereinander konkurrieren
Göttinger Physiker untersuchen Wechselwirkung von Elektronen
Universität Göttingen
Die Göttinger Wissenschaftler verwendeten bei ihren Untersuchungen Paare von Eisenatomen, die sie mehrere atomare Lagen tief unter einer Kupferoberfläche vergruben. „Das Wechselspiel kann durch ein stehendes Wellenmuster der Elektronen, welches sich zwischen den beiden Störstellen ausbildet, untersucht werden“, erklärt Dr. Martin Wenderoth vom IV. Physikalischen Institut. Die Forscher konnten dieses Wellenmuster mit Hilfe des in Göttingen entwickelten Tieftemperatur-Rastertunnelmikroskops sichtbar machen. „Dabei zeigt sich, dass verschiedene atomare Anordnungen der beiden magnetischen Atome ein charakteristisches Muster der Elektronenwellen an der Oberfläche zeigen, welches das Ergebnis der gekoppelten Ordnung widerspiegelt“, so Dr. Wenderoth.
Bei dem beschriebenen Untersuchungsaufbau wurde die Zahl der magnetischen Störstellen nach und nach so weit erhöht, bis für das System ein gewisses Dilemma entsteht: Jede magnetische Störstelle möchte die Elektronen so ordnen, dass es für sie und ihre Umgebung optimal ist. Bei gewissen Abständen der Eisenatome ist dies aber nicht zu realisieren, es entsteht ein Wettbewerb verschiedener Ordnungsprozesse. Dabei wird neben der Kondo-Ordnung eine zusätzliche magnetische Ordnung wichtig, die nach ihren Entdeckern Rudermann, Kittel, Kasuya und Yosida RKKY-Wechselwirkung genannt wird und die Wechselwirkung zweier magnetischer Atome beschreibt.
„Unsere Ergebnisse stellen eine Basis für das Verständnis komplexerer Systeme dar. Im Allgemeinen versteht man das Wechselspiel von Ordnungsphänomenen als Ausgangspunkt für die Bildung neuer elektronischer Zustände. Viele dieser Systeme zeigen bei tiefen Temperaturen ungewöhnliche Eigenschaften, wie zum Beispiel in der Supraleitung, wobei viele Fragen über deren Entstehung heute noch offen sind“, so Dr. Wenderoth.
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