straturi subțiri de două metale nemagnetice-cupru și mangan – devin magneți atunci când sunt în contact cu moleculele buckminsterfullerene. Această descoperire a fost făcută de fizicieni din Marea Britanie, SUA și Elveția și ar putea duce la noi tipuri de dispozitive electronice practice și chiar computere cuantice.
Feromagneții – cum ar fi magneții familiari pentru frigider-sunt materiale care au momente magnetice permanente. Există doar trei metale feromagnetice la temperatura camerei – fier, nichel și cobalt – și acest lucru este explicat în termenii „criteriului Stoner”, care a fost derivat pentru prima dată în 1938 la Universitatea din Leeds de Edmund Stoner.
Stoner știa că magnetismul în metale este o proprietate a electronilor de conducere. Acești electroni sunt supuși interacțiunii de schimb care le permite să – și reducă energia prin alinierea momentelor magnetice de spin în aceeași direcție-creând astfel un metal feromagnetic. Cu toate acestea, având rotiri acel punct în aceeași direcție crește energia cinetică generală a electronilor. Stoner și-a dat seama că feromagnetismul va apărea numai atunci când reducerea energiei cauzată de schimb este mai mare decât câștigul de energie cinetică. Cantitativ, el a arătat că acest lucru se întâmplă atunci când produsul densității electronice a stărilor (DOS) – numărul de stări de energie disponibile electronilor – și puterea interacțiunii de schimb (notată cu U) este mai mare decât una.
acordarea unui impuls
U se numește criteriul Stoner și este mai mare decât unul pentru fier, nichel și cobalt, dar nu și pentru vecinii lor din tabelul periodic – mangan și cupru. Acum, o echipă internațională, inclusiv Fatma Al Ma ‘ mari și Tim Moorsom de la Universitatea din Leeds din Marea Britanie, au găsit o modalitate de a stimula interacțiunea DOS și de schimb în cupru și mangan, astfel încât acestea să fie feromagnetice la temperatura camerei.
echipa și-a făcut probele prin depunerea mai multor straturi alternative de C60 și cupru (sau mangan) pe un substrat. Straturile de cupru au o grosime de aproximativ 2,5 nm, iar straturile C60 au o grosime de aproximativ 15 nm. C60 este utilizat deoarece are o afinitate electronică mare, ceea ce înseamnă că fiecare moleculă va prelua până la trei electroni de conducere din cupru. Acest lucru este de așteptat să crească atât DOS, cât și puterea interacțiunii de schimb în cupru.
echipa a măsurat apoi magnetizarea probelor stratificate și le-a găsit ca fiind materiale feromagnetice. Cercetătorii au analizat, de asemenea, probe în care straturile de cupru și C60 au fost separate de straturi de aluminiu și nu au găsit dovezi de magnetism, ceea ce sugerează că feromagnetismul apare la interfețele dintre cupru și C60. Acest lucru a fost susținut de experimente folosind muoni, care sunt sensibili la adâncime și au arătat că feromagnetismul apare în cupru aproape de interfața C60. Echipa a găsit, de asemenea, feromagnetism la temperatura camerei în straturile C60/mangan, dar cu o magnetizare mai slabă.
câmp critic
surprinzător, atunci când cercetătorii au calculat U pentru probele lor de cupru, au descoperit că este mai mică decât una. Cu alte cuvinte, probele nu ar fi trebuit să fie feromagnetice conform criteriului Stoner. Cu toate acestea, investigații teoretice suplimentare sugerează că probele ar trebui să devină feromagnet atunci când sunt expuse la un câmp magnetic relativ mic – lucru care s-ar fi întâmplat în timpul pregătirii probelor. Acest lucru sugerează că alte metale nemagnetice ar putea fi făcute feromagnetice prin stimularea U, dar nu neapărat până la unul.
deși sunt necesare lucrări suplimentare pentru a crește rezistența magneților de cupru și mangan, cercetarea ar putea duce la dezvoltarea de noi tipuri de componente magnetice minuscule. Acestea ar putea fi utilizate în dispozitivele spintronice, care folosesc spinul electronului pentru a stoca și procesa informații, sau chiar în computerele cuantice în care rotirile electronilor sunt utilizate ca biți cuantici de informații.
cercetarea este descrisă în natură.