Annalen der Physik

Cover der Annalen der Physik März 2018

23.04.2018 Forschungsergebnisse der AG Wende werden auf dem Cover der Annalen der Physik gewürdigt

Aktuell werden Nanopartikel aus Magnetit (einem bestimmten Eisenoxid) aufgrund ihrer spannenden Eigenschaften sowohl in der Grundlagenforschung aber auch im Hinblick auf neue technische Anwendungen sehr intensiv untersucht. Diese Eisenoxid-Nanopartikel werden schon heute als Kontrastmittel in der Kernspintomographie, bei der Hyperthermie zur Krebsbehandlung, zum gerichteten Transport von Medikamenten, in regelbaren Stoßdämpfern in Autos, als magnetische Tinte für Drucker aber auch zur Entfernung von Schwermetallen aus Abwasser verwendet. Magnetit zeichnet sich durch einen Phasenübergang bei 123 K (-150°C) – den sogenannten Verwey-Übergang – aus.

Es ist schwierig, diesen Phasenübergang in einem Ensemble aus Nanopartikeln mittels Beugungsmethoden zu charakterisieren. In einer Zusammenarbeit von Dr. Carolin Schmitz-Antoniak (FZ Jülich) mit Mitarbeitern der Arbeitsgruppe Wende und Wissenschaftlern der theoretischen Physik an der Uppsala University (Schweden) gelang es nun, den Verwey-Übergang in Nanopartikeln mittels Röntgenabsorptionsspektroskopie an der Synchrotronstrahlungsquelle BESSY-II in Berlin detailliert zu analysieren. Spannenderweise finden die Kooperationspartner, dass der Verwey-Übergang in den Magnetit-Partikeln durch eine Hülle aus Silica (siehe künstlerische Darstellung auf dem Cover der renommierten Zeitschrift „Annalen der Physik“) unterdrückt werden kann. Durch die spektroskopischen Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass dieser Effekt durch das Einfangen (Festhalten) von Ladungen an der Grenzfläche der Silica-Hülle zu dem Eisenoxid-Nanopartikel erklärt werden kann. Möglicherweise eröffnen diese neuen Erkenntnisse der Grundlagenforschung Möglichkeiten zum Maßschneidern der Eigenschaften der Nanopartikel für neue Anwendungen, wie etwa in smarten Materialien.

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