Der Nachweis des als „kinetischen Magnetismus“ bezeichneten Effekts erbrachten die Forscherinnen und Forscher der Eidgenössischen Technische Hochschule in Zürich (ETH Zürich) bei der Untersuchung eines speziellen, künstlich hergestellten Materials, wie es in einer Mitteilung zu der im Fachblatt „Nature“ erschienenen Studie heißt . Das künstliche Material mit dem speziellen Magnetismus stellte das Team durch das Stapeln hauchdünner Schichten zweier verschiedener Halbleitermaterialien her. Durch dieses Verfahren entstehen sogenannte Moiré-Materialien.
„Solche Moiré-Materialien haben in den letzten Jahren großes Interesse hervorgerufen, da man mit ihnen Quanteneffekte von stark wechselwirkenden Elektronen in Festkörpermaterialien sehr gut untersuchen kann“, wurde der Studienleiter Ataç Imamoğlu in der Mitteilung zitiert. Über ihre magnetischen Eigenschaften sei aber bisher wenig bekannt gewesen.
Parallele Ausrichtung
Bei den Untersuchungen füllte die Physikerinnen und Physiker die Moiré-Gitter mit Elektronen. Dabei stellten sie fest, dass sich das Material wie ein Magnet verhielt, sobald mehr als ein Elektron pro Gitterplatz vorhanden war.
„Das war ein schlagender Hinweis auf eine neue Art von Magnetismus, die durch die Austauschwechselwirkung nicht erklärt werden kann“, erklärte Imamoğlu. Denn wenn die Austauschwechselwirkung für den Magnetismus verantwortlich wäre, würde dieser schon mit weniger Elektronen im Gitter auftreten. Das plötzliche Einsetzen lasse also auf einen anderen Effekt schließen.
Die Forschenden erklären das damit, dass das Material magnetisch wird, weil die Bewegungsenergie der Elektronen minimiert ist, wenn sich ihre magnetischen Momente parallel ausrichten.