Специалисты по химии материалов заявили на сессии Американского физического общества, что ими охарактеризовано новое соединение, состоящее из железа и азота, характеризуется магнитной восприимчивостью на 18% выше, чем у наиболее «магнитного» материала, известного к настоящему времени.

По мнению исследователей, коммерциализация таких магнитов позволит производителям электроники разработать жесткие диски для компьютеров с меньшими по размеру «считывающими головками», такие диски смогут хранить большее количество информации. Тем не менее, другие специалисты по магнитным материалам реагируют на сообщение коллег с определенной осторожностью, так как подобные свойства ранее уже приписывались этому материалу, однако не были подтверждены.

В атомах некоторых элементов орбиты электронов могут быть ориентированы таким образом, что часть электронов производит магнитные поля, остающиеся некомпенсированными за счет полей электронов, обращающихся в противоположном направлении. И когда такие магнитные поля, связанные с вращением электронов по орбите, к тому же оказываются одинаково направленными у всех атомов кристаллической структуры вещества, он, в целом, создает вокруг себя стабильное и достаточно сильное магнитное поле. Любой фрагмент такого вещества представляет собой маленький магнит с четко выраженными магнитными полюсами.

Ранее предполагалось, что самой высокой магнитной восприимчивостью обладает железокобальтовый интерметаллид. Однако нынешние данные, приведённые специалистами на заседании Американского физического общества (American Physical Society), свидетельствуют – Fe₁₆N₂ на 18% сильнее.

Группа физиков под руководством Джиан-Пинг Вонга (Jian-Ping Wang) из университета Миннесоты заявляет, что ключом к исключительным магнитным свойствам материала является сложное строение кристаллической решетки. Исследование образцов с помощью рентгеноструктурного анализа позволило определить, что каждый атом азота расположен в центре кластера, состоящего из шести атомов железа, еще два атома железа располагаются между соседними кластерами. Электроны, перемещающиеся между кластерами, ведут себя как обычные делокализованные электроны в металлическом железе, но электроны, принадлежащие кластерам железа практически не делокализуются, что позволяет атомам, входящим в состав кластеров, вносить больший вклад в магнетизм материала.

Кристаллическая решетка Fe₁₆N₂

Эрик Фуллертон (Eric Fullerton) из Университета Калифорнии говорит о том, что если результаты, полученные Вонгом верны, их нельзя недооценить. Учёные неспроста сомневаются, ведь о том, что Fe₁₆N₂ является «самым сильным магнитом», впервые заговорили ещё в 1972 году, в 1990-х специалисты из корпорации Hitachi вроде бы подтвердили эти догадки. Из-за нестабильности Fe₁₆N₂ (соединение легко и непринуждённо меняет строение кристаллической решётки) доказать правоту тех утверждений так и не удалось.

Вонг заявляет, что исследователи из его группы годами шлифовали экспериментальные методики, и в настоящее время могут выращивать образцы Fe₁₆N₂. Исследователи измеряли магнитные свойства Fe₁₆N₂ с помощью метода рентгеновского магнитного кругового дихроизма (x-ray magnetic circular dichroism), который гораздо более чувствителен и точен, чем применявшиеся ранее методы, объединив при этом экспериментальное измерение магнитных свойств Fe₁₆N₂ с теоретическим анализом высокой магнитной восприимчивости этого материала.