Von der Natur zum Labor und zurück
Die magnetische Mineralogie befasst sich mit den magnetischen Eigenschaften von Mineralien. Dazu gehören beispielsweise Eisen-Titan (FeTi)-Oxide, die einen der Hauptmagnetträger in der Erdkruste bilden. Die beiden Endglieder, Hämatit und Ilmenit, sind von technologischem und industriellem Interesse. Da sie sowohl magnetisch als auch halbleitend sind, erfahren diese FeTi-Oxide Anwendung in Photovoltaik, Brennstoffzellen und anderen Bereichen der laufenden wissenschaftlichen Forschung. Im Rahmen des Projekts PNMI ("From the planetary to the nanoscale: Magnetism at the interface") erforschen die Forscher Bildung und Entwicklung von Magnetfeldern auf der Erde und anderen Planeten. Weiterhin befassten sie sich mit der Frage, wie magnetische Information in der Erdkruste bewahrt bleiben. Außerdem ging es darum, wo Magnetismus in natürlichen Materialien entsteht und wie man Einblicke zu natürlichen Systemen über ihre magnetischen Eigenschaften gewinnen kann. Mit einem breiten Spektrum von experimentellen Tools, unter anderem Rasterelektronenmikroskopie, Röntgenstrahlung und Elektronenbeugungsexperimente, machten die PNMI-Forscher neue Entdeckungen zu alten Steinen. Sie analysierten die magnetischen Eigenschaften der geologischen Proben und verglichen die Daten mit denen zu synthetischen Materialien. Diese lieferte strukturelle Informationen zu den Naturmaterialien, während die synthetischen Proben die Analyse von magnetischen Effekten in FeTi-Oxiden ermöglichten. Die Struktur der Proben bietet einmalige Aufzeichnung zu den geologischen Prozessen und hilft den Forschern, die komplexen Systeme unter unseren Füßen zu verstehen. Sie beobachteten außerdem interessante magnetische Eigenschaften mit nützlichen Anwendungen. Im Fall von Hämatit-Ilmenit-Lösungen erhielten die Proben eine remanente Magnetisierung, die der Richtung des sie umgebenden Magnetfeldes entgegengesetzt war - ein Phänomen, das als selbstreversierende thermoremanente Magnetisierung bezeichnet wird. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen wurden zusammengefasst und in einer Reihe von Artikeln in begutachteten Fachzeitschriften veröffentlicht. Das PNMI-Projekt führte zu einer einheitliche Auslegung der physikalischen und chemischen Prozesse, die für die Selbstumkehr in den festen Hämatit-Ilmenit-Lösungen verantwortlich sind. Zugleich sollte das Verständnis ihrer intrinsischen Eigenschaften den Wissenschaftlern helfen, Hämatit und Ilmenit in Gesteinsproben sowohl auf der Erde als auch auf anderen Planeten nachzuweisen.
