Международная группа ученых, наконец, решила загадку, над которой бились поколения ученых на протяжении более 70 лет. Речь идет об изучении природы тонких электронных эффектов в магнетите — минерале с самыми сильными магнитными свойствами из всех материалов природного происхождения. Ученым впервые удалось выяснить, что влияет на электропроводимость магнетита при очень низких температурах.
Открытие дает новую информацию о минералах, благодаря которым человечество обнаружило магнетизм. Кроме того, в перспективе это позволит по-новому использовать магнетит и другие подобные материалы.
Магнитные свойства магнетита известны более 2000 лет. Этот материал породил множество оригинальных концепций магнитов и магнетизма. Сыграли магнитные минералы свою роль и в технике, например в течение десятилетий они использовались в магнитных накопителях информации.
Магнетит очень распространен на нашей планете. Благодаря этому материалу мы смогли создать современные информационные технологии
В 1939 году голландский ученый Эверт Фервей обнаружил, что электропроводность магнетита резко падает при низких температурах. Примерно при -150 градусах по Цельсию, неметаллический минерал превращается в диэлектрик. Несмотря на многочисленные научные усилия, до сих пор причины этого перехода были неизвестны и оставались предметом споров.
И вот, наконец, загадка решена. С помощью интенсивного пучка рентгеновских лучей, направленных на крошечные кристаллы магнетита при очень низких температурах, впервые удалось наблюдать перестройку химической структуры магнитного минерала. Оказалось, что снижение, вплоть до потери, электропроводимости связано с тем, что электроны оказываются в ловушке внутри групп из трех атомов железа. Таким образом электроны больше не могут двигаться, и течение электрического тока прекращается.
В ходе работы над этим экспериментом пришлось решить ряд сложных задач. Так, требовалось получить идеальный кристалл магнетита размером всего лишь с половину диаметра человеческого волоса. Потом нужно было рассмотреть мельчайшие изменения структуры магнетита при очень низких температурах. В Европе это возможно только в Европейском центре синхротронного излучения (ESRF), где можно получить чрезвычайно мощный пучок рентгеновского излучения. «Мы решили фундаментальную проблему в изучении свойств магнитного материала, на основании которого составлено наше понимание магнетизма, — говорит профессор Пол Атфилд из Университета Эдинбурга. — Это поможет в разработке электронных и магнитных технологий будущего».
По материалам: cnews.ru