Международный коллектив физиков превратил медь и марганец в магнитные материалы при помощи фуллеренов – «наномячей» из углерода, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

«Технологии будущего, такие как квантовые компьютеры, потребуют создания новой породы магнитов с экзотическими свойствами, которые будут необходимы для увеличения их производительности. Наше исследование стало шагом вперед к созданию магнитных метаматериалов, которые могут решить эту задачу», — заявила Фатьма Аль-Мамари (Fatma Al Ma'Mari) из университета Лидса (Великобритания).

На Земле существует всего три металла – железо, кобальт и никель, способные оставаться намагниченными комнатных температурах. Это очень сильно ограничивает использование сил магнетизма в быту и в промышленности, и часто заставляет инженеров, технологов и даже биологов и медиков использовать токсичные материалы для экспериментов и работы.

Физики из университета Лидса нашли способ значительно расширить этот перечень материалов, пойдя крайне оригинальным и неортодоксальным путем.

Аль-Мамари и ее коллеги попытались собрать композитный магнитный материал, используя те законы и физические закономерности, которые были открыты за последние годы и которые объясняют, почему железо может быть намагниченным, а медь или марганец – нет.

Как объясняют ученые,

еще в начале 30 годов прошлого века британский физик Эдмунд Стоунер выяснил, что магнитные свойства железа и других ферромагнитных материалов возникают из-за особого расположения электроны внутри их атомов и силы взаимодействия между ними.

Используя и одновременно «нарушая» этот принцип, группа Аль-Мамари собрала «сэндвич» из тонких пленок меди или марганца, отделенных друг от друга микроскопическими слоями фуллеренов – «шариков» из 60 атомов углерода.

Фуллерены, как объясняют ученые, служат своеобразными «сборниками» лишних электродов, которые присутствуют в атомах меди и марганца.

Как показали эксперименты, электроны на поверхности этих пленок в точке их контакта с углеродными «мячами» вели себя так же, как их собратья внутри железа, и превращали этот композитный материал в ферромагнетик, притягивающийся к полюсам магнита и способный намагничиваться.

«Конечно, такой магнит вы пока не сможете повесить на дверцу вашего холодильника. Но мы более чем уверены, что если мы подберем правильную комбинацию металлов и других веществ, то мы получим нужные нам магнитные метаматериалы, подходящие для решения текущих и будущих задач», — заключает Оскар Цеспедес (Oscar Cespedes), коллега Аль-Мамари.