Woraus sind Molekulare Nanomagnete und „Single-Molecule Magnets“ aufgebaut?
Metallorganische Verbindungen als Dauermagneten (1 x Cr + 2 x Pyrazin) oder magnetoresistive Systeme (effiziente Speicher, Prozessoren) z. B. Co + ZMP
Für welche beiden Aufgaben können diese Magnete eingesetzt werden?
für neue nichtflüchtige Arbeitsspeicher oder Quantencomputer.
Welches weitere grundlegende Prinzip kann hier für den Magnetismus genutzt
werden?
Nutzung der molekularen Spinelektronik
Welcher Effekt mit großer technischer Relevanz (z. B. für Festplatten) kann hierdurch
realisiert werden?
Magnetwiderstandeffekte (MR-Effekte)
Bitte nennen Sie drei magnetische Eigenschaften, die durch die Größe der
ferromagnetischen Domänen beeinflusst werden!
Remanenz, Sättigungsmagnetismus, Koerzitivfeldstärke
Wie ändert sich die Anzahl der Oberflächen- und Volumenatome bzw. deren Verhältnis zueinander, wenn die Größe eines Nanopartikels (z. B. Palladium) von 63 nm auf 1,2 nm verringert wird?
Die Anzahl der Oberflächenatome nehmen im Verhältnis zu den
Volumenatomen zu
Bei Nanowerkstoffen ist die Anzahl der Oberflächenatome im Vergleich zu den Volumenatomen sehr groß. Was ist der entscheidende Grund, warum Oberflächenatome sich anders verhalten als Volumenatome?
Höhere potentielle Energie da weniger Partner (geringere Koordinationszahl) vorhanden
Auch wenn polykristalline Nanowerkstoffe besondere mechanische Eigenschaften aufweisen, verzichtet man bei Anwendungen mit höheren Temperaturen (d. h. >
400°C) auf diese. Im Hochtemperaturbereich werden stattdessen Einkristallwerkstoffe anstelle von Nanowerkstoffen verwendet. Was sind die drei Gründe hierfür?
● NW sind thermisch hochreaktiv und z. T. unberechenbar
● Verfestigungseffekte durch Versetzungsaufstau ergeben sich nur bei geringen Temperaturen (T/TM ≤ 0,4)
● Bei höheren Temperaturen kommt es zur Entfestigung durch thermisch aktivierte Vorgänge hauptsächlich durch Korngrenzengleiten
Wie wird ein einkristalliner Werkstoff generell hergestellt?
Wodurch ist ein einkristalliner Werkstoff charakterisiert und welche beiden Vorteile ergeben sich dadurch?
● Nahezu keine Korngrenzen oder andere Strukturfehler
● Höhere mechanische und thermische Festigkeit
● Bessere elektronische Eigenschaften (Silizium)
Bitte nennen Sie ein Beispiel, wo einkristalline Werkstoffe eingesetzt werden
Turbinenschaufeln aus einkristalliner NickelbasisSuperlegierung
(mehrphasiger Einkristall)
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