Der Leobener Materialwissenschaftler Dr. Aleksandar Matkovic beschäftigt sich in seinen Forschungsarbeiten mit eisenreichen Materialien, die nur wenige Atome dick sind und dadurch außergewöhnliche magnetische Eigenschaften haben. Insbesondere die Untersuchungen von dem weichen Mineral Talk sind sehr vielversprechend.
Materialien nur wenige Atome dick
Matkovic interessiert sich für die sogenannten van-der-Waals-Materialien, die aus sehr dünnen Schichten bestehen und erst in den 2000er-Jahren entdeckt wurden. Jedoch wurden die magnetischen Eigenschaften dieser Materialien bis jetzt in der Forschung vernachlässigt. Die wissenschaftliche Gemeinschaft interessiert sich aktuell besonders für Iod- und Tellur-haltige Kristalle, die ferromagnetische Eigenschaften haben können, aber nur unter sehr speziellen Bedingungen, nämlich im Hochvakuum und bei wenigen zehn Grad über dem absoluten Nullpunkt. Sie enthalten Chlor, Iod oder Tellur an den Oberflächen ihrer Monoschichten, weshalb sie sehr schnell oxidieren. Schon im Vakuum des erdnahen Weltraums würden sie augenblicklich verbrennen. Als Ausgangspunkt für technologische Anwendungen sind sie also ungeeignet. „Darum konzentrieren wir uns auf Talk“, erläutert Matkovic.
Talk als Untersuchungsobjekt
Von Talk weiß man aus der Geologie, dass er nur sehr selten in reiner Form vorkommt. In der Kosmetik, wo Talk verwendet wird, ist die Herstellung daher ein großes Thema. Man verwendet dort synthetischen Talk, weil natürlicher Talk oft Eisen enthält. „Das weckte unser Interesse, denn Eisen führt mit hoher Wahrscheinlichkeit zu Magnetismus. Eisen wird sehr leicht in die Kristallstruktur eingebaut und ersetzt das Magnesium“, erklärt Matkovic. Und im Gegensatz zu Tellur- und Iod-Verbindungen ist das Material sehr stabil. Jede Schicht Talk besteht aus einer Monoschicht Magnesium-Hydroxid zwischen zwei Deckschichten aus Siliziumoxid – also im wesentlichen Glas. Die ganze Schicht ist nur einen Nanometer dick (ein Millionstel Millimeter). Es ist gerade so, als wäre die mittlere Schicht perfekt eingekapselt. „Wir sahen uns die Sache genauer an und hatten das Glück, einige seltene Proben von natürlichen Talkkristallen zu finden, mit denen wir experimentieren konnten“, freut sich Matkovic. Dabei arbeitet Matkovic auch intensiv mit dem Department für Angewandte Geowissenschaften der Montanuniversität zusammen. Als nächster Schritt soll am Institut für Physik untersucht werden, ob es möglich ist, synthetische Mono-Schicht-Kristalle zu züchten. Die Ergebnisse sind dann vor allem für die Elektronikindustrie interessant.
Zur Person
Dr. Aleksandar Matkovic kam 2016 als Post-Doc in einem von Christian Teichert geleiteten Forschungsprojekt von der Universität Belgrad an die Montanuniversität Leoben und erhielt 2018 ein begehrtes Lise-Meitner-Stipendium des FWF. Am Institut für Physik beschäftigt er sich in der Rastersondenmikroskopiegruppe vor allem mit zweidimensionalen Materialien und der Selbstorganisation von organischen Halbleiterkristallen auf diesen.
START-Preis
Das START-Programm des Wissenschaftsfonds FWF richtet sich an junge Spitzenforschende, denen die Möglichkeit gegeben wird, auf längere Sicht und finanziell weitgehend abgesichert ihre Forschungen zu planen. Es ist mit bis zu 1,2 Millionen Euro dotiert und zählt damit neben dem Wittgenstein-Preis zur prestigeträchtigsten und höchstdotierten wissenschaftlichen Auszeichnung Österreichs. Auch die TU Graz und die TU Wien können sich über diese Auszeichnungen freuen, somit gehen vier der sieben Preise an die TU Austria-Universitäten.
Weitere Informationen:
Univ.-Prof. Dr. Christian Teichert
Institut für Physik, Montanuniversität Leoben
E-Mail: christian.teichert@unileoben.ac.at
Tel.: + 43 3842 402-4663
E-Mail: aleksandar.matkovic@unileoben.ac.at