Magnete mit seltener Anziehungskraft

Permanentmagnete ohne Seltene Erden

Starke Dauermagnete sind für viele technische Anwendungen unerlässlich, etwa in der medizinischen Diagnostik, zur Energieerzeugung oder für die Elektromobilität. Derzeit werden dafür Legierungen verwendet, die Metalle der Seltenen Erden enthalten. Deren Ressourcen sind begrenzt. Daher suchen die Forscher des Heusler-Projektes vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe, Dresden und dem Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, Halle a. d. Saalenach gleichnamigen Verbindungen, in denen verschiedene meist nicht-magnetische Metalle ein dauermagnetisches Material bilden.

[note Dauermagnete, die keine Metalle der Seltenen Erden enthalten, wollen die Forscher des Heusler-Projektes entwickeln. Denn die teuren Metalle sind derzeit nicht gut verfügbar.  Foto – © SPL/Agentur Focus]

Manchmal berührt naturwissenschaftliche Forschung die große Weltpolitik. Das Heusler-Projekt ist dafür ein Beispiel. Wissenschaftler der Max-Planck-Institute für Chemische Physik fester Stoffe und für Mikrostrukturphysik sowie des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM suchen hier nach chemischen Verbindungen, die sogar gänzlich aus nicht-magnetischen Elementen bestehen können und sich dennoch als Permanentmagnete eignen. Starke Dauermagnete werden in Elektromotoren, in Kernspintomografen, in Windkraftanlagen (re.) und bei der Datenspeicherung benötigt. Solche Magnete enthalten heute Metalle der Seltenen Erde, die auf so wohlklingende Namen wie Samarium, Dysprosium oder Neodym hören. Genau da wird die Materialwissenschaft zum Politikum. Denn heute stammen fast alle Metalle der Seltenen aus China. Entsprechend groß war die Aufregung in vielen Unternehmen und Politikern weltweit, als das Land im Jahr 2010 den Export der Seltenen Erden aus Gründen des Umweltschutzes, wie es hieß, beschränkte.

Auch wenn China die Restriktionen beim Export inzwischen wieder aufgehoben hat, möchten die Wissenschaftler des Heusler-Projektes die Abhängigkeit von den Metallen der Seltenen Erden und der chinesischen Exportpolitik beenden. „Wir suchen nach neuen Permanentmagneten aus gut verfügbaren Materialien“, erklärt Claudia Felser, Direktorin am Dresdener Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden und eine der Koordinatorinnen des Forschungsvorhabens. „Und wir suchen solche Materialien nicht irgendwo, sondern unter den Heusler-Verbindungen.“ Heusler-Verbindungen bestehen oft aus nicht-magnetischen Metallen wie Mangan, Kupfer, Gallium, Zinn oder  Aluminium. Durch ihr chemisches Zusammenwirken können diese Metalle magnetische Eigenschaften annehmen. Aber auch magnetische Metalle wie Kobalt, Nickel oder Eisen können in magnetischen Heusler-Verbindungen enthalten sein.

Folgt: Geeignete Verbindungen werden erst simuliert und dann synthetisiert