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

      He — Гелий

      ГЕЛИЙ (лат. Helium), He (читается «гелий»), химический элемент с атомным номером 2, атомная масса 4,002602. Относится к группе инертных, или благородных, газов (группа VIIIA периодической системы). Природный гелий сос ...

      Компьютерная химия

      Компьютерная химия (математическая химия) — сравнительно молодая область химии, основанная на применении теории графов к химическим задачам фундаментального и прикладного характера. Исходя из общего определения химии как нау ...

      Брёнстед (Bronsted), Йоханнес Николаус

      Датский физикохимик Йоханнес Николаус Брёнстед родился в Варде. В 1897 г. поступил в Копенгагенский университет; в 1899 г. сдал экзамен на звание инженера, в 1902 г. стал магистром, а в 1908 г. – доктором наук. С 1905 г. раб ...