KOOLSTOFMAGNEET IS BIJ KAMERTEMPERATUUR NOG MAGNETISCH

Tot nu toe waren magnetische eigenschappen van verbindingen bijna uitsluitend te danken aan de aanwezigheid van metaalatomen. Een groep natuurkundigen uit Zweden, Duitsland, Brazilië en Rusland komt nu met de verassende ontdekking van een magnetisch materiaal bestaande uit pure koolstof (Nature, 18 okt.).

Al tientallen jaren zoeken wetenschappers naar magnetische materialen op basis van (organische) moleculen. Die zijn in principe niet-geleidend, goedkoper en ook lichter, waardoor ze bijvoorbeeld zeer geschikt zijn voor toepassing in allerlei elektronische apparatuur. Zo af en toe zijn er wel nieuwe verbindingen gevonden, maar die werkten alleen bij temperaturen vlak boven het absolute nulpunt. De nu ontdekte koolstofverbinding is zelfs bij kamertemperatuur nog magnetisch. Kleine klompjes ervan konden met een `gewone' magneet worden opgetild. Een begeleidend commentaar in Nature is opvallend terughoudend, plaatst overal kanttekeningen bij en neemt zo alvast een voorschot op de discussie die ongetwijfeld zal losbarsten.

Eigenlijk waren Tatiana Makarova van het Ioffe Physico Technical Institute in Sint Petersburg en haar collega's helemaal niet op zoek naar een koolstofmagneet. Door een poeder van C-moleculen te verhitten en samen te persen hoopten ze de supergeleidende eigenschappen ervan positief te kunnen beïnvloeden. Bij een druk van zo'n zestigduizend atmosfeer en temperaturen rond de 750 graden Celsius gaan de bolvormige koolstofmoleculen verbindingen met elkaar aan, waardoor een grafietachtig materiaal ontstaat. Afhankelijk van de precieze reactieomstandigheden bleek dat geen hoge-temperatuur supergeleider maar een magneet te zijn.

De onderzoekers hebben er alles aan gedaan om uit te sluiten dat dit verrassende resultaat het gevolg is van metaalsporen. Ze verwijderden minutieus alle verontreinigingen, herhaalden de metingen vele malen en onderzochten ook het uitgangsmateriaal op magnetische eigenschappen. Dat die geheel afwezig waren is volgens de auteurs het beste bewijs dat het waargenomen effect echt is.

Grote vraag is nog hoe in het grafietachtige materiaal magnetisme kan ontstaan. Het is bijvoorbeeld duister waar de benodigde vrije elektronen vandaan komen. De magnetische eigenschappen ontstaan alleen bij hoge temperaturen waarbij de moleculen bijna uiteenvallen. Dat maakt het niet gemakkelijker om het materiaal te karakteriseren.