| www.gizmag.com

Вчені наділили магнетизмом зазвичай немагнітні матеріали

Змінюючи певні квантові взаємодії, що відбуваються в матерії на самому "тонкому" рівні, вчені з університету Лідса домоглися виникнення магнетизму в матеріалах, які в звичайних умовах не є магнітними. Такі технології, втілені у вигляді виробництва нових типів синтетичних магнітів, можуть значно зменшити потребу в рідкоземельних металах і уникнути застосування деяких токсичних речовинах, що використовуються в постійних магнітах вітряних електрогенераторів, комп’ютерних жорстких дисків та інших пристроях, в яких використовуються потужні постійні магніти.

"Можливість створення магнетизму в матеріалах, які природньо не є магнітними, відкриває шлях до створення магнітів, у складі яких використовуються такі поширені і безпечні хімічні елементи, як вуглець і мідь" - розповідає Фатма Аль Ма’Марі (Fatma Al Ma’Mari), вчена зі Школи фізики і астрономії Лідського університету.

На білому світі існують лише три металу, що володіють стабільними феромагнітними властивостями, тобто що продовжують залишатися магнітами після намагнічування при кімнатній температурі. Це залізо, кобальт і нікель. Таке невелике різноманітність ферромагнетиков пояснюється особливостями розподілу електронів в атомі і силами їх взаємодії і визначається так званим критерієм Стонера.

У звичайних металах існує рівна кількість пов’язаних електронів (значення критерію Стонера дорівнює нулю), магнітні поля цих електронів ефективно врівноважують один одного, роблячи матеріал нейтральним з магнітною точки зору. Однак, у феромагнітних матеріалах присутні незв’язані електрони і значення критерію Стонера стає більш за одиницю. Магнітні поля цих електронів не врівноважуються полями інших електронів і кожен атом матеріалу діє як свого роду крихітний магніт.

Вчені з університету Лідса втрутилися в процес взаємодії електронів у немагнітних матеріалах, і це вдалося зробити за рахунок "видалення" з матеріалу деяких електронів. Ключем до цього стали молекули фулерену С60, молекули кулястої форми, що складається з 60 атомів вуглецю. Впровадження таких молекул до складу немагнітного матеріалу послужило причиною "вилучення" великої кількості електронів, що збільшило кількість непов’язаних електронів в кожному атомі і зробило значення критерію Стонера за одиницю.

В результаті трансформацій за допомогою фуллерена вченим вдалося змінити параметри міді, марганцю та деяких інших металів, які стали демонструвати яскраво виражені феромагнітні властивості. Нажаль, ці штучні феромагнітні властивості виявляються набагато слабкіше, ніж у матеріалів природного походження, проте, на відміну від багатьох синтетичних магнітів, властивості яких проявляються лише при наднизьких температурах, фулеренові магніти зберігають свої властивості при кімнатній температурі, що дозволить знайти їм масу застосувань в самих різних областях в реальному світі.

"Для деяких майбутніх технологій, таких, як квантові комп’ютери, потрібні магніти нових типів, які дозволять створити всі умови для зберігання і обробки квантової інформації" - розповідає Аль Ма’Марі, - "Наші дослідження є першим кроком на шляху створення магнітних метаматеріалів, які зможуть задовольнити потребу в екзотичних магнітах. Однак, нам потрібно ще якийсь час для того, що б ми змогли збільшити силу синтетичних магнітів до рівня, при якому вони зможуть конкурувати з природними магнітними матеріалами ".

 

Рекомендувати цей матеріал
X




забув пароль

реєстрація

X

X

надіслати мені новий пароль