Магнитные свойства ферромагнетиков существенно меняются при переходе к наноразмерам. По крайней мере, так утверждают испанские исследователи из Университета Аликанте, которые обнаружили, что магнетизм может даже исчезнуть в таких сильных магнитных материалах, как железо, кобальт, никель. Это явление, которое вытекает из взаимодействий электрон- электрон, и отсутствует в массовых количествах тех же материалов, теперь придется учитывать при разработке наноразмерных магнитных структур.

По словам руководителя группы исследователей д-ра Карлоса Унтида (Carlos Untiedt), на наноуровне те самые взаимодействия между электронами, которыми физики часто пренебрегают, могут оказаться исключительно важными. В структурах атомарных размеров традиционные магнитные взаимодействия начинают сталкиваться с серьезным влиянием другого – электромагнитного эффекта, известного как эффект Кондо. Это происходит вследствие изменения среды, окружающей электроны, по сравнению с материалом в массовых количествах. Влияние эффекта Кондо приводит к существенным изменениям электрической проводимости материала, которые и были обнаружены экспериментально группой ученых из Аликанте (University of Alicante), в совместном проекте с американскими исследователями из Универститета Рутгерса (Rutgers University) и Университета Райса (Rice University). Результаты исследований опубликованы в журнале Nature (The Kondo effect in ferromagnetic atomic contacts)

Для возникновения эффекта Кондо необходим непарный электрон (и, соответственно, непарный спин), локализованный в пространстве. В настоящем эксперименте непарный электрон возникал на определенном «соединительном» атоме, который находился в контакте со свободными электронами (электронами проводимости). Электрон проводимости может снизить кинетическую энергию, спариваясь с локализованным электроном (спином), однако вероятность этого события невысока благодаря взаимоотталкиванию электронов. Вместо этого возникают определенные магнитные взаимодействия между электронами, в результате которых локализованный спин меняется, а спин проводимости «проскакивает» через соединение, как объясняет происходящие эффекты д-р Унтид.

Ученые были удивлены обнаружив этот эффект, поскольку, как правило, локализованные электроны находятся либо в магнитных включениях, либо являются квантовыми точками. «В данном случае мы имели химически однородную открытую систему, однако наблюдали эффект Кондо», как говорит д-р Унтид.- «Наши находки означают, что материаловеды, моделирующие магнитные свойства наноструктур, должны будут учитывать эти довольно экзотические сильные корреляционные эффекты. Структура поверхности магнитных материалов на атомарном уровне может иметь большое влияние на проявление магнетизма».

Евгений Биргер