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Aufbruch ins Oxid-Zeitalter

Der Körber-Preis für die Europäische Wissenschaft 2015 geht an Nicola Spaldin

Die britische Chemikerin und Materialforscherin Professor Dr. Nicola Spaldin erhält den mit 750.000 Euro dotierten Körber-Preis für die Europäische Wissenschaft 2015. Sie hat mit Hilfe von Computermodellen eine neue Klasse von kristallinen Verbindungen entwickelt: Multiferroika versprechen nicht nur die Welt der Computer zu revolutionieren, sondern sind womöglich auch Quelle für weitere Materialneuentwicklungen und Ausgangsstoff für technologische Neuerungen – von winzigen Motoren in Nanometer-Größe über hochpräzise Magnetsensoren bis hin zu bei Raumtemperatur funktionierenden Supraleitern. Mit dem Körber-Preis für die Europäische Wissenschaft ehrt die Körber-Stiftung besonders innovative Forschungsansätze mit hohem Anwendungspotential. Nicola Spaldin, die seit 2010 an der ETH Zürich forscht und lehrt, wird die Fördermittel des Körber-Preises dazu verwenden, Multiferroika zur technologischen Anwendungsreife zu entwickeln und weitere Grundlagenforschung zu betreiben.

Physiker unterscheiden zwischen magnetischen und elektrischen Feldern. Das bekannteste Magnetfeld ist das der Erde: Im Kompass richtet sich die Nadel stets parallel zu den Feldlinien des Erdmagnetfeldes aus, weil sie über einen so genannten magnetischen Dipol verfügt. In ähnlicher Weise richten sich elektrische Dipole entlang der Feldlinien eines elektrischen Feldes aus. Da Materialien mit magnetischen Dipolen oftmals Eisen enthalten, werden sie Ferromagnete genannt und Materialien, die elektrische Dipole enthalten, analog dazu Ferroelektrika.

Die von der Preisträgerin »kreierten« Multiferroika – ein Großteil dieser Kristalle kommt in der Natur nicht vor – verdanken ihren Namen der Tatsache, dass sie sowohl ferromagnetisch auf Magnetfelder als auch ferroelektrisch auf elektrische Felder reagieren. Einige können sich sogar bei Anlegen eines Feldes mechanisch verbiegen – eine Eigenschaft, die »ferroelastisch« genannt wird.

Bereits Mitte des 20. Jahrhunderts wurden Multiferroika in der damaligen Sowjetunion untersucht. Mangels geeigneter Materialien stagnierte die Forschung jedoch. Nicola Spaldin veröffentlichte im Jahr 2000 einen bahnbrechenden Artikel, in dem sie theoretisch begründete, warum es so wenige Multiferroika gibt. Mit diesem Vorverständnis war sie in der Lage, Computersimulationen zu nutzen, um passende Kristalle für die Forschung maßzuschneidern. So bewirkte sie eine Wiederbelebung der Multiferroika-Forschung, der heute weltweit tausende Materialforscher nachgehen.

Besonders intensiv wurde das auch in der Natur vorkommende Multiferroikum Bismutferrit (BiFeO3) untersucht. Diese Kristalle enthalten die chemischen Elemente Bismut, Eisen und Sauerstoff. Das Eisen sorgt dafür, dass der Kristall auf Magnetfelder reagiert, während Bismut, ein chemisches Element aus der Stickstoffgruppe mit der Ordnungszahl 83, den Kristall für elektrische Felder empfänglich macht.

Bismutferrit kann Informationen sowohl in magnetischer als auch elektrischer Form dauerhaft speichern. Der Clou dabei: Da es multiferroisch ist, lässt sich die magnetische Information mittels elektrischer Felder entschlüsseln und verändern. Dies könnte die Grundlage für künftige winzige Magnetspeicher liefern, die nicht nur ultraschnell arbeiten, sondern überdies extrem wenig Strom verbrauchen.

Der Körber-Preis für die Europäische Wissenschaft 2015 wird der Materialwissenschaftlerin am 7. September im Großen Festsaal des Hamburger Rathauses überreicht.

Weitere Informationen und Fotos zum Download unter www.koerber-preis.de.

Informationen zum Thema:
Körber-Stiftung
Körber-Preis für die Europäische Wissenschaft
Matthias Mayer M.A.
Kehrwieder 12
20457 Hamburg
Telefon +49 • 40 • 80 81 92 - 181
Telefax +49 • 40 • 80 81 92 - 303
E-Mail koerberprize@koerber-stiftung.de
www.koerber-preis.de

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