Werkstofftrends: Molekülbasierte Magnetwerkstoffe

Magnetismus entsteht auf atomarer Ebene, wenn sich ungepaarte Elektronen in der Elektronenhülle des Atoms befinden. Auf atomarer und molekularer Ebene können zusätzlich sogenannte Radikale, die ein oder mehrere freie Elektronen besitzen, magnetisches Verhalten zeigen. Molekülbasierte Magnetwerkstoffe lassen sich in eine strukturelle Ordnung unterteilen: Nulldimensional (isolierte Moleküle), eindimensional (kettenförmige Moleküle), zweidimensional (flächige Moleküle) und dreidimensionale Netzwerkstrukturen. Ihnen liegen unterschiedliche organische Bausteine zugrunde. Auf diese Weise können über gezieltes Moleküldesign die Anordnungen und Abstände der magnetischen Zentren zueinander im Nanometermaßstab exakt festgelegt werden, was ein extrem genaues Einstellen der magnetischen wie zusätzlicher nützlicher Eigenschaften ermöglicht. Durch die Auswahl spezieller organischer Gruppen und Liganden in Verbindung mit passenden Metallionen können molekülbasierte Magnetwerkstoffe mit zusätzlichen nutzbaren Eigenschaften entworfen werden. Hierzu gehören z.B. Halbleitereigenschaften und von außen beeinflussbare elektrische Leitfähigkeit, Magnetwiderstandseffekt, oder piezoelektrische Eigenschaften. Dieser Beitrag gibt eine kurze aktuelle Einführung zu molekülbasierten Magnetwerkstoffen.