• Neue Forschungsergebnisse beschreiben die erste Umwandlung eines nichtmagnetischen Materials in einen Permanentmagneten unter Verwendung von Elektrizität.
• Die Forscher suchen nach billigeren, reichlicheren magnetischen Materialien für Solarmodule.
• Elektrizität und Elektrolyte ordnen die Oberflächenchemie des Eisensulfids effektiv neu.

Eisensulfid , besser bekannt als Pyrit oder Narrengold, könnte das hohe Leben neu beleben, nachdem Forscher es mithilfe einer elektrischen Behandlung in einen Magneten verwandelt haben. Physiker und Chemieingenieure von der University of Minnesota und anderen haben an der neuen Forschung zusammengearbeitet, die den Weg zu einer neuen Art von Solarmodulmaterial aus reichlich vorhandenem, kostengünstigem Schwefel weist.

Die University of Minnesota erklärt in einer Erklärung:

„In der Studie verwendeten die Forscher eine Technik namens Elektrolyt-Gating. Sie nahmen das nichtmagnetische Eisensulfid-Material und brachten es in eine Vorrichtung, die mit einer mit Gatorade vergleichbaren ionischen Lösung oder einem Elektrolyten in Kontakt kam. Dann verwendeten sie nur 1 Volt (weniger Spannung als eine Haushaltsbatterie), bewegte positiv geladene Moleküle an die Grenzfläche zwischen Elektrolyt und Eisensulfid und induzierte Magnetismus. ”

Was ordentlich ist, ist wie t seine Reaktion selbst ahmt den Magnetismus nach. Das Eisensulfid wird mit der ionischen Lösung berührt und dann sanft elektrifiziert, und in der folgenden Reaktion sammeln sich die positiv geladenen (und magnetisch lebensfähigen) Moleküle entlang der elektrifizierten Elektrolytoberfläche.

Insgesamt ähnelt es der Verwendung eines elektromagnetischen Prozesses, aber in diesem Fall ist die Änderung dauerhaft und erfordert keinen weiteren Strom. Die Forscher sagen, dass ihre Ergebnisse das erste Mal sind, dass Elektrizität eine dauerhafte Änderung des Magnetismus hervorruft. Der leitende Forscher Chris Leighton erklärt:

„Durch Anlegen der Spannung gießen wir im Wesentlichen Elektronen in das Material. Es stellt sich heraus, dass bei ausreichenden Konzentrationen von Elektronen, das Material möchte spontan ferromagnetisch werden, was wir mit der Theorie verstehen konnten. Dies hat viel Potenzial. Nachdem wir es mit Eisensulfid gemacht haben, können wir es auch mit anderen Materialien machen. „

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Das Experiment ergab sich aus einer Forschungsgruppe, deren zwei breite Interessen sich an einem kritischen Punkt überschnitten. Sie wollen die Photovoltaik-Solarzellentechnologie verbessern, indem sie die Anzahl der kostengünstigen Kandidatenmaterialien und -technologien erweitern, und sie erforschen auch den Prozess der Induktion eines länger anhaltenden Magnetismus in (bis jetzt) Materialien mit zumindest einem gewissen Magnetismus. Dieses Feld heißt Magnetoionik – Magneto für Magnete und Ionik für die Art und Weise, wie wir die Ionen neu anordnen müssen, um Magnetismus zu erzeugen.

Beobachter mit scharfen Augen fragen sich möglicherweise, warum eine Eisenverbindung zunächst nicht magnetisch ist, da Eisen ist eines der magnetischsten Elemente. Der übliche Magnetismus wird sogar vom Ferromagnetismus abgekürzt, was sich speziell auf Eisen bezieht. Wenn Sie jedoch andere Elemente hinzufügen, in diesem Fall Schwefel, wird der Effekt verringert oder vollständig gelöscht. Tatsächlich ist die Chemie der Universität von Minnesota Abteilung erklärt es schön zusammen mit Anweisungen zur Umwandlung von Eisen in Eisensulfid:

„Vor der Reaktion wird das Reagenzglas aufgrund der stark von einem Magnetfeld angezogen Ferromagnetismus des elementaren Eisens. Unter der Annahme, dass Sie das Eisen vollständig verbraucht haben, kann nach der Reaktion die einzige magnetische Anziehungskraft von der paramagnetischen Anziehungskraft des Eisens (II) als Teil der Verbindung ausgehen. Eisen (II) ist ein d6-Ion, das je nach Spinzustand (hoher Spin oder niedriger Spin) fünf oder ein ungepaartes Elektron aufweist. Unabhängig vom Spinzustand ist der Paramagnetismus eine viel schwächere Kraft als der Ferromagnetismus, und daher wird das Reagenzglas viel weniger von einem Magnetfeld angezogen. “

In der Vergangenheit bestand die einzige Möglichkeit, die Verringerung des Magnetismus von reinem Eisen zu Eisensulfid umzukehren, darin, die Elemente zu trennen. Jetzt können Sie es stattdessen in einem elektrifizierten Gatorade-Bad eintauchen. (Bevorzugter Geschmack? Eisige Ladung.)