Khám phá nam châm mạnh nhất từ hợp chất sắt ni-tơ

Từ tính xuất hiện khi các electron trong một vật liệu chuyển động xung quanh một trục tạo ra từ trường riêng của nó và hoạt động như một thanh nam châm cực nhỏ (spin). Ở hầu hết các nguyên tử, các electron có thể xoay theo chiều lên hoặc xuống, nhưng khi chúng hầu hết xoay theo cùng hướng, thì vật liệu này mang từ tính. Ví dụ, ở sắt [FE], có nhiều hơn 4 electron xoay theo cùng một hướng so với ở các vật liệu khác. Ở các vật liệu phức hợp hơn, lý thuyết cho rằng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khám phá nam châm mạnh nhất từ hợp chất sắt ni-tơKhám phá nam châm mạnh nhất từ hợp chất sắt ni-tơTừ tính xuất hiện khi các electron trong một vật liệuchuyển động xung quanh một trục tạo ra từ trường riêngcủa nó và hoạt động như một thanh nam châm cực nhỏ(spin). Ở hầu hết các nguyên tử, các electron có thể xoaytheo chiều lên hoặc xuống, nhưng khi chúng hầu hết xoaytheo cùng hướng, thì vật liệu này mang từ tính. Ví dụ, ởsắt [FE], có nhiều hơn 4 electron xoay theo cùng mộthướng so với ở các vật liệu khác.Ở các vật liệu phức hợp hơn, lý thuyết cho rằng các đámmây electron hình thành khi những dải gồm các nguyên tửcá thể sáp nhập với nhau có hình dạng giống như dòngsông. Mỗi một dải chứa các electron chỉ xoay theo mộthướng và từ tính của vật liệu được xác định bởi sự khácbiệt giữa số lượng của mỗi một dạng dải. Sử dụng lýthuyết này, các nhà khoa học đã dự đoán rằng coban-sắtsẽ là vật liệu từ tính mạnh nhất.Một nhóm các nhà vật lý vật liệu của Twin Cities,Minnesota, Mỹ đã khám phá ra rằng một vật liệu baogồm 16 nguyên tử sắt và hai nguyên tử ni-tơ có từ tínhmạnh hơn 18% so với giới hạn được dự đoán. Nhữngkhám phá về phân tích X quang của hợp chất cho thấy 6nguyên tử sắt tập hợp lại xung quanh mỗi một nguyên tửni-tơ, với hai nguyên tử sắt khác nữa nằm giữa hai tậphợp. Nhóm nghiên cứu cho biết các electron di chuyểngiữa hai tập hợp hoạt động như khi chúng ở vật liệu sắtthông thường, nhưng bên trong các tập hợp, các electroncó xu hướng định vị, và việc này làm tăng mức độ từ tính.Nhóm nghiên cứu cho biết, từ năm 1972, đã có đề xuấtcho rằng Fe16N2 có từ tính cực cao và ý kiến này đượccác nhà nghiên cứu của Hitachi hậu thuẫn vào thập niên1990 nhưng những khám phá đó không được khẳng định.Fe16N2 là vật chất nửa bền và có xu hướng hình thànhnên các cấu trúc tinh thể, làm phức tạp các ước tính vềkhối lượng của vật chất. Không giống những nghiên cứutrước đây, nghiên cứu hiện tại sử dụng phương pháp tỏalưỡng sắc vòng tròn từ tính X quang để đo mức độ từtính. Kỹ thuật này khám phá trực tiếp các electron định vịvà vì vậy ít nhạy với hiệu ứng khối lượng hơn so với cácphương pháp cũ. Các nhà nghiên cứu cũng thiết lập cácmô phỏng cho thấy cách các electron định vị hóa xuấthiện, khiến cho khám phá của họ càng tăng tính thuyếtphục.Nhóm nghiên cứu cho biết, nếu loại nam châm này đượcchế tạo một cách thương mại, chúng sẽ cho phép cácnhà sản xuất máy tính sử dụng những loại đầu viết nhỏhơn, có khả năng giữ thông tin nhiều hơn