2つの非磁性金属の薄い層-銅とマンガン–彼らはバックミンスターフラーレン分子と接触しているときに磁石になります。 この発見は、英国、米国、スイスの物理学者によって行われており、実用的な電子デバイス、さらには量子コンピュータの新しいタイプにつながる可能性が
強磁性体–おなじみの冷蔵庫の磁石のような–は、永久的な磁気モーメントを持つ材料です。 室温で強磁性である金属は鉄、ニッケル、コバルトの3つだけであり、これは1938年にエドムンド–ストーナーによってリーズ大学で最初に導出された”ストーナー基準”の観点から説明されている。
ストーナーは、金属中の磁性が伝導電子の性質であることを知っていた。 これらの電子は、スピン磁気モーメントを同じ方向に整列させることによってエネルギーを減少させる交換相互作用を受け、強磁性金属を生成する。 しかし、同じ方向を指すスピンを持つことは、電子の全体的な運動エネルギーを増加させる。 ストナーは、強磁性は、交換によって引き起こされるエネルギーの減少が運動エネルギーの利得よりも大きい場合にのみ起こることに気づいた。 定量的に、彼はこれが電子に利用可能なエネルギー状態の数である電子状態密度（DOS）と交換相互作用の強さ（Uで示される）の積が1より大きいときに起
uにブーストを与える
Uはストーナー基準と呼ばれ、鉄、ニッケル、コバルトでは1より大きいが、周期表のマンガンと銅ではない。 現在、英国のリーズ大学のFatma Al Ma’MariとTim Moorsomを含む国際チームは、室温で強磁性になるように銅とマンガンのDOSと交換相互作用を高める方法を発見しました。
チームは、c60と銅（またはマンガン）のいくつかの交互の層を基板上に堆積させてサンプルを作成しました。 銅層は約2.5nmの厚さであり、C60層は約15nmの厚さであった。 C60は、電子親和性が大きいため、各分子が銅から最大3つの伝導電子を取ることを意味します。 これは銅の交換相互作用のDOSそして強さを両方増加すると期待されます。
その後、チームは層状試料の磁化を測定し、強磁性材料であることを発見しました。 研究者らはまた、銅とC60層がアルミニウムの層によって分離されたサンプルを調べ、強磁性が銅とC60の間の界面で起こることを示唆する磁気の証拠を発見しなかった。 これは深さに敏感なミューオンを用いた実験によってバックアップされ、強磁性がC60界面付近の銅で起こることを示した。 研究チームはまた、c60/マンガン層に室温の強磁性を発見しましたが、磁化は弱いことがわかりました。
臨界磁場
驚くべきことに、研究者が銅サンプルのUを計算したとき、彼らはそれが1未満であることがわかりました。 言い換えれば、Stoner基準に従って、試料は強磁性であってはならない。 しかし、さらなる理論的研究は、試料が比較的小さな磁場にさらされたときに強磁性体になるべきであることを示唆している–試料の調製中に起こ これは、他の非磁性金属がUを昇圧することによって強磁性にすることができることを示唆しているが、必ずしもすべての方法ではない。
銅およびマンガン磁石の強度を高めるためにはさらなる研究が必要ですが、研究は新しいタイプの小さな磁気部品の開発につながる可能性があ これらは、電子のスピンを使用して情報を格納および処理するスピントロニックデバイス、または電子スピンが情報の量子ビットとして使用される量子コンピュータでさえも使用される可能性がある。
この研究は自然界に記載されています。