Заказ OnLine : Ваша корзина
Вещество с самой высокой магнитной восприимчивостью?
Специалисты по химии материалов заявили на сессии Американского физического общества, что ими охарактеризовано новое соединение, состоящее из железа и азота, характеризуется магнитной восприимчивостью на 18% выше, чем у наиболее «магнитного» материала, известного к настоящему времени.
По мнению исследователей, коммерциализация таких магнитов позволит производителям электроники разработать жесткие диски для компьютеров с меньшими по размеру «считывающими головками», такие диски смогут хранить большее количество информации. Тем не менее, другие специалисты по магнитным материалам реагируют на сообщение коллег с определенной осторожностью, так как подобные свойства ранее уже приписывались этому материалу, однако не были подтверждены.
Кристаллическая решетка Fe16N2. Магнитная восприимчивость этого материала, по словам исследователей, выше теоретически предсказанных пределов этого параметра.
Электрический ток производит магнитное поле. Электрон, вращающийся вокруг атома, можно рассматривать как циклический электрический ток очень малой силы и радиуса, который может инициировать возникновение магнитного поля. Фактически же, все электроны, вращаясь вокруг атомов, производят свое магнитное поле, и каждый атом, как следствие, обладает собственным магнитным полем, которое представляет собой суммарное поле, или суперпозицию магнитных полей отдельных электронов.
В атомах некоторых элементов орбиты электронов могут быть ориентированы таким образом, что часть электронов производит магнитные поля, остающиеся некомпенсированными за счет полей электронов, обращающихся в противоположном направлении. И когда такие магнитные поля, связанные с вращением электронов по орбите, к тому же оказываются одинаково направленными у всех атомов кристаллической структуры вещества, он, в целом, создает вокруг себя стабильное и достаточно сильное магнитное поле. Любой фрагмент такого вещества представляет собой маленький магнит с четко выраженными магнитными полюсами. Ранее предполагалось, что самой высокой магнитной восприимчивостью обладает железокобальтовый интерметаллид.
Однако, Джиан-Пинг Вонг из Университета Миннесоты сообщают, что магнитная восприимчивость соединения Fe16N2 выше теоретически предсказанных пределов примерно на 18%.
Вонг заявляет, что ключом к исключительным магнитным свойствам материала является сложное строение кристаллической решетки. Исследование образцов с помощью рентгеноструктурного анализа позволило определить, что каждый атом азота расположен в центре кластера, состоящего из шести атомов железа, еще два атома железа располагаются между соседними кластерами. Электроны, перемещающиеся между кластерами, ведут себя как обычные делокализованные электроны в металлическом железе, но электроны, принадлежащие кластерам железа практически не делокализуются, что позволяет атомам, входящим в состав кластеров, вносить больший вклад в магнетизм материала.
Эрик Фуллертон из Университета Калифорнии говорит о том, что если результаты, полученные Вонгом верны, их нельзя недооценить. Вонг поясняет, что ранее, в 1972 году уже сообщалось об экстраординарных магнитных свойствах Fe16N2, в 1990-х исследователи из компании Hitachi получили некоторые свидетельства, подтверждающие это сообщение.
Фуллертон замечает, что рассматривать эти свидетельства в пользу исключительных магнитных свойств Fe16N2 преждевременно. Оценки, сделанные специалистами Hitachi, основывались на сложных расчетах, основанных на определении содержания метастабильной фракции Fe16N2 в изучаемом образце; эти результаты так и не были воспроизведены.
Вонг заявляет, что исследователи из его группы годами шлифовали экспериментальные методики, и в настоящее время могут выращивать образцы Fe16N2. Исследователи измеряли магнитные свойства Fe16N2 с помощью метода рентгеновского магнитного кругового дихроизма (x-ray magnetic circular dichroism), который гораздо более чувствителен и точен, чем применявшиеся ранее методы, объединив при этом экспериментальное измерение магнитных свойств Fe16N2 с теоретическим анализом высокой магнитной восприимчивости этого материала.
