Окончательно решена старая загадка магнетизма

Новости / Окончательно решена старая загадка магнетизма

Фундаментальная загадка, не дававшая покоя ученым более, чем 70 лет, наконец-то решена.

Международная группа исследователей обнаружила тонкие электронные эффекты, проявляющиеся для минерала магнетита (Fe3O4), наиболее магнитного из существующих в естественных природных условиях минералов. Обнаруженный эффект вызывает значительные изменения в структуре материала, обуславливающие электропроводность этого материала, появляющуюся при низких температурах.

Результаты нового открытия не только позволяют посмотреть на минерал, на примере которого было обнаружено явление магнетизма, с новой, неожиданной стороны, но и позволит использовать магнетит и его аналоги в новых приложениях.

Свойства магнетита известны уже более двух тысячелетий, эти свойств в свое время позволили разработать две концепции – магнитов и магнетизма. Десятилетиями магнетит использовался в качестве объекта, на базе которого разрабатывались синтетические магнитные материалы для записи и хранения и информации.

 

Распределение состояний Fe2+ и Fe3+ (соответственно, синие и желтые сферы) в первом приближении модели Фервея.

В 1939 году голландский физико-химик Эверт Фервей (Evert Verwey) обнаружил, что электропроводность магнетита существенно и резко понижается при низких температурах. Так, при температуре 125 Кельвинов минерал, обладающий металлической проводимостью, превращается в изолирующий материал. До настоящего момента неоднократно предпринимавшиеся попытки найти объяснение причинам этого перехода могли приводить к прямо противоположным интерпретациям, и были причиной научных дискуссий.

Группа исследователей из Университета Эдинбурга и Европейской установки синхротронного излучения (Гренобль, Франция) при низких температурах облучали небольшой кристалл магнетита рентгеновским излучением высокой интенсивности. Полученные результаты позволили им наблюдать незначительные перегруппировки, происходящие в электронном строении минерала – электроны «фиксируются» в группах из трех атомов железа и теряют способность обеспечивать электропроводность.

Руководитель исследования, профессор Пол Эттфилд (Paul Attfield) отмечает, что, скорее всего, загадка фундаментальной природы магнитного материала естественного происхождения разгадана, эти же особенности фундаментальной природы обуславливают свойства и искусственных магнитных материалов. Исследователь полагает, что важная информация о низкотемпературных электронных переходах в магнетите может оказаться полезной в том числе и для разработки будущих электронных и магнитных технологий.

      Информация о химии

      Дальтон (Dalton), Джон

      Английский физик и химик Джон Дальтон родился в деревне Иглсфилд в Камбеоленде в семье ткача. Образование он получил самостоятельно, если не считать уроков по математике, которые он брал у слепого учителя Дж.Гауфа. В 1781–17 ...

      Ньютон (Newton), Исаак

      Английский математик, физик, алхимик и историк Исаак Ньютон родился в местечке Вулсторп в Линкольншире в семье фермера. Отец Ньютона умер незадолго до его рождения; мать вскоре вышла вторично замуж за священника из соседнего город ...

      Nb — Ниобий

      НИОБИЙ (лат. Niobium), Nb, химический элемент V группы периодической системы, атомный номер 41, атомная масса 92,9064. Свойства: светло-серый тугоплавкий металл, плотность 8,57 г/см3, tпл 2477 °С, температура перехода в сверх ...