Dem Geheimnis magnetischer Formgedächtnislegierungen auf der Spur

(openPR) Forscher am Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH in Düsseldorf und an der Universität Duisburg-Essen gelang es mit modernsten quantenmechanischen Simulationsverfahren und Hochleistungscomputern ein großes Rätsel um die Wirkungsweise sogenannter magnetischer Formgedächtnislegierungen zu lösen.
Bei diesen Legierungen handelt es sich um eine neuartige Klasse von Materialien mit „Gedächtnis“, welche jederzeit durch einfaches Erwärmen in ihre ursprüngliche Form zurück gebracht und außerdem mit Magnetfeldern extrem schnell in eine andere Form überführt werden können. Dieses einzigartige Eigenschaftsprofil eröffnet völlig neue Einsatzmöglichkeiten z.B. in der Mikroelektronik, der Robotik oder Sensorik.
Wie in einem am 22.01.2009 in Physical Review Letters veröffentlichten Artikel dargelegt, konnte das Forscherteam mit den Simulationen am Hochleistungscomputer den Einfluss von Temperatur und Magnetfeld auf die komplexe Gitterstruktur der Formgedächtnislegierung Ni2MnGa vollständig erklären und eine Reihe überraschender Erkenntnisse ableiten. Die Erkenntnis, dass für den Formgedächtniseffekt ein Zusammenbrechen der magnetischen Ordnung bei niedrigen Temperaturen notwendig ist, revidiert bisherige Annahmen und wird die zukünftige Materialentwicklung im Bereich magnetischer Form-gedächtnislegierungen nachhaltig beeinflussen. Die hochoptimierten quantenmechanischen Methoden eröffnen nun die Möglichkeit, den Computer quasi als „Reißbrett“ für das Design neuer Materialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften einzusetzen.



1* M.A. Uijttewaal, T. Hickel, J. Neugebauer, M.E. Gruner, und P. Entel: Understanding the phase transitions of the Ni2MnGa magnetic shape memory system from first principles, Physical Review Letters, vol. 102, p. 035702 (2009).