Золоту предложили мезальянс на очень выгодных условиях. И оно не смогло отказаться. Французским учёным удалось создать сплав золота с железом на основе магнитных свойств последнего.

Расположение атомов в сплавах приводит к изменениям химических свойств компонентов, что делает их потенциально эффективными катализаторами. Это побудило Сильви Руссе и её коллег из Университета Дени Дидро и Национального центра научных исследований рассмотреть возможность создания сплава железа и золота. Последнее легко образует сплавы с драгоценными металлами — серебром и палладием, но с «дешёвым» железом «дружит» не лучше масла, которое налили в воду, — из-за разницы в размерах атомов. Находясь в кристаллической решётке, каждый атом золота имеет эффективный радиус 0,29 нм, в то время как атом железа — всего 0,256 нм.

Исследователи преодолели это препятствие с помощью рутения. При эффективном атомном радиусе 0,273 нм слой рутения может направлять рост железно-золотой решётки. Группа мадам Руссе испарила железо и золото и наплавила их на пластинку рутения, после чего нагрела её до 330 ˚C, дабы атомы переместились в однослойную решётку.

Учёные проверили несколько комбинаций железа и золота для получения наиболее стабильного соединения. Теоретически такая смесь должна была включать около 80% железа, так как это сводит к минимуму механическое напряжение, вызванное разницей в размерах атомов. Однако, к своему удивлению, исследователи обнаружили, что самая стабильная решётка содержит приблизительно один атом железа на два атома золота. Соответственно, в решётке устанавливается дальний порядок — повторяющийся узор из взаимосвязанных шестиугольников золота с атомом железа в центре.

Сильви Руссе полагает, что в основе этой стабильности лежат магнитные свойства железа. Сильнее всего они проявляются тогда, когда этот металл составляет треть сплава.

Если научиться переключать магнетизм между двумя направлениями с приложением магнитного поля и удерживать выбранное направление при температурах, обычных для компьютера, сплав может функционировать как массив памяти с высокой плотностью.

Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Подготовлено по материалам New Scientist.

Текст: Дмитрий Целиков