Gesundheit: Warum ist Eisen magnetisch?

Ein Stück Eisen wirkt für gewöhnlich nicht anziehend auf seinesgleichen. Hält man es aber vor einen Magneten, fühlt es sich sofort zu ihm hingezogen. Auf einmal verwandelt es sich selbst in einen Magneten. Mikroskopisch gesehen, rührt dies von winzigen Magneten im Eisen her. Sie zeigen auf einmal alle wie Kompassnadeln in dieselbe Richtung.

Diese winzigen Partikel mit Nord- und Südpol wie bei einem Stabmagneten sind in jedem Stoff vorhanden. Es sind Elektronen, Bestandteile sämtlicher Atome. In der Regel besitzen Atome viele Elektronen. Deshalb müssen aber längst nicht alle Atome magnetisch sein. Denn falls gleich viele Nord- wie Südpole nebeneinander liegen, hebt sich ihre magnetische Wirkung nach außen auf.

Im Eisenatom gibt’s einen Überschuss der einen Sorte. Es ist magnetisch. Und auch wenn viele Eisenatome in einer Kette oder in einer hauchdünnen Schicht beisammen sind, richten sich die winzigen Kompassnadeln gemeinschaftlich aus. Das ist ebenfalls eine Besonderheit des Eisens. „Die Atome helfen sich, magnetisch zu bleiben", sagt Patrick Bruno, Direktor am Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik in Halle.

Dennoch ist ein großes Stück Eisen meist kein Magnet. Lassen Forscher eine dünne Eisenschicht im Labor langsam in die Höhe wachsen, beobachten sie, dass abgegrenzte magnetische Bezirke entstehen: Im einen Bezirk weisen Millionen Magnetnadeln in die eine, im Nachbarareal aber zeigen alle in die entgegengesetzte Richtung. Nach außen hin neutralisieren sich die Bezirke, und eine magnetische Kraft des Eisens ist nicht spürbar.

Lediglich in der Nähe eines starken Magneten klappen plötzlich die Kompassnadeln um, dehnt sich ein Bezirk so weit aus, dass er schließlich das ganze Metallstück einnimmt. Das so magnetisierte Eisen hat Anziehungskräfte gewonnen – die es freilich bald wieder verlieren kann. Um Dauermagnete für Lautsprecher, Generatoren oder magnetische Speicher für Computer herzustellen, mischen Forscher dem Eisen andere chemische Elemente bei. Diese Legierungen sind zwar schwerer zu magnetisieren, letztlich jedoch viel beständiger.

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