Festkörperphysik II - Technische Universität Wien

26 KAPITEL 2. MATERIALIEN DER AKTUELLEN FORSCHUNG
Armsesselstruktur
Zickzackstruktur
Chirale
Struktur
Abbildung 2.23: Graphit und verschiedene Arten von Kohlenstoff-Nanoröhrchen [C. Strunk,
Physik in unserer Zeit 36 (2005) 176; nach Chemie in unserer Zeit 39 (2005) 17 ].
nisch kaum beansprucht werden. Heute kennt man auch Materialien mit besonders großem
Ausdehnungskoeffizienten (z.B. fcc Eisen); in diesem Fall spricht man vom anti-Invar-Effekt.
Der Invar-Effekt tritt auf, wenn der normale positive Beitrag zur thermischen Ausdehnung,
der von den thermischen Anregungen der Gitterschwingungen (Phononen) herrührt, gerade
duch einen negativen Beitrag kompensiert wird. Da alle Invar-Materialien magnetisch
sind, liegt es nahe, dass die magnetische Ordnung an diesem Effekt beteiligt ist. Dies umsomehr,
als es oberhalb der Curie-Temperatur keinen Invar-Effekt gibt. Da der Invar-Effekt
kein isoliertes Phänomen ist, sondern in einer großen Anzahl von Legierungen, jedoch immer
bei bestimmter Zusammensetzung, gefunden wird, muß der entsprechende Machanismus ein
fundamentaler sein. Invar-Verhalten tritt sowohl in Systemen mit itineranten magnetischen
Momenten (z.B. Fe und seinen Legierungen), als auch in solchen mit lokalisierten Momenten
(Legierungen, die Selten-Erd-Atome enthalten) auf. Als mögliche Anregungen werden
derzeit Magnonen und Spinfluktuationen (Abschnitte 4.1.4/4.2.2 und 4.1.5) diskutiert. Man
kann zeigen, dass diese Anregungen unter bestimmten Umständen stark an das Volumen
koppeln und somit die Temperaturabhängigkeit der Magnetostriktion (Volumenänderung
im Magnetfeld) steuern.
2.5.2 Die Verbindung YbGaGe
Für das Invar-Verhalten der Verbindung YbGaGe wird ein anderer Mechanismus verantwortlich
gemacht. Messungen der magnetischen Suszeptibilität zeigen (Abb.2.26), dass das effek-