Группа ученых Университета Штата Миннесота показала, что кристаллы Fe16N2 являются более магнитными, чем самый сильный магнитный материал, известный до этого, и его магнетизм превышает предсказанный предел магнетизма для материалов.
Магнетизм возникает при вращении электронов в материале, при этом каждый электрон, работает как крошечный магнит с его магнитным полем,ориентированным по оси вращения. В большинстве атомов электроны могут вращаться 'вверх' или 'вниз', но когда большинство из них вращается в одном направлении, материал становится магнитным. В железе, например, в четыре раза вращение в одном направлении больше, чем в другом.
В более сложном материале, согласно теории, есть подобные реке, полосы электронных облаков, образованных из отдельных атомов путем слияния. Каждая полоса содержит электроны, вращающиеся только в одном направлении, и магнетизм материала определен различием между числами каждого типа полосы. Используя теорию, ученые предсказали, что железный кобальт должен быть самым сильным магнитным материалом.
Группа физиков материалов из двух городов, штата Миннесота, во главе с Джин-Пинг Вонг (Jian-Ping Wang)нашли материал, состоящий из 16 атомов железа и двух атомов азота, который приблизительно на 18 % более магнитен, чем предсказанный предел. Данные рентгеновского анализа состава показали, что шесть атомов группируются вокруг каждого атома азота, с двумя которые расположены между двумя кластерами.более расположенный между этими двумя группами. Исследователи считают, что электроны, вращаются между этими группами так же,как они делают в обычном железе, но поскольку они ограничены в перемещении, это увеличивает магнетизм.
Вонг говорит, что предполагал это в 1972 году, обнаружив Fe16N2 был чрезвычайно магнитным, и это было поддержано исследователями Хитачи в 1990-ых, но эти полученные данные не были подтверждены более поздними исследователями. Fe16N2 метастабилен и имеет тенденцию образовыватm другие кристаллические структуры, усложняя оценки объема материала, который является фактически Fe16N2 .
В отличие от предыдущих исследований, существующее исследование использовало метод XMCD (рентгено-магнитного кругового дихроизма), чтобы измерить намагничивание. Этот метод непосредственно обнаруживает ограниченные электроны, и таким образом менее чувствителен к эффекту объема, чем более ранние методы. Вонг и команда также произвели моделирование, показывающее, как появляются ограниченные электроны.
Если магниты будут изготовлены для коммерческого использования, они могут позволить производителям компьютеров, уменьшить объем магнитной памяти и увеличить емкость памяти. О полученных данных сообщено на съезде Американского Физического Общества в этом месяце.
Источник: patent.ucoz
|
