Hợp chất sắt-nitrogen có từ tính mạnh vô địch

Một nhóm nhà khoa học ở trường đại học Minnesota cho biết các tinh thể Fe16N2 có từ tính mạnh hơn đa số những vật liệu từ đã biết trước đây, và từ tính của nó vượt quá giới hạn đã tiên đoán đối với từ tính của một vật liệu.

alt

Fe16N2. Ảnh: Phòng thí nghiệm Kikkawa

Từ tính phát sinh cùng với các electron đang quay tròn trong một chất liệu, và với mỗi electron tác dụng như một nam châm nhỏ xíu với từ trường của nó sắp thẳng hàng với trục quay. Trong đa số nguyên tử, các electron có thể quay hoặc theo hướng ‘lên’, hoặc theo hướng ‘xuống’, nhưng khi đa số chúng quay tròn theo cùng một hướng, thì vật liệu trở nên có từ tính. Trong sắt, chẳng hạn, có bốn số electron quay tròn theo một hướng nhiều hơn bốn lần so với theo hướng kia.

Trong một chất liệu phức tạp hơn, lí thuyết cho rằng có những dải mây electron kiểu dòng sông hình thành khi electon thuộc những nguyên tử riêng rẻ hợp nhất với nhau. Mỗi dải chứa những electron quay tròn chỉ theo một hướng, và từ tính của vật liệu được xác định bởi sự chênh lệch giữa số electron thuộc mỗi loại dải. Sử dụng lí thuyết đó, các nhà khoa học đã tiên đoán sắt-cobalt sẽ là vật liệu có từ tính mạnh nhất.

Một nhóm nhà vật lí vật liệu học ở Twin Cities, Minnesota, đứng đầu là Jian-Ping Wang, vừa tìm ra một chất liệu gồm 16 nguyên tử sắt và hai nguyên tử nitrogen có từ tính mạnh hơn xấp xỉ 18% so với giới hạn đã tiên đoán. Kết quả phân tích tia X của hợp chất trên cho thấy sáu nguyên tử sắt đó co cụm lại xung quanh mỗi nguyên tử nitrogen, với hai nguyên tử nữa nằm giữa hai cụm. Các nhà nghiên cứu nói những electron chạy giữa các cụm tác dụng như giống như chúng vẫn làm trong sắt thông thường, nhưng bên trong những cụm đó, các electron có xu hướng bị khu biệt, và điều này làm tăng từ tính.

Wang cho biết người ta đã đề xuất hồi năm 1972 rằng Fe16N2 có từ tính cực mạnh, và đề xuất này được hồi sinh bởi các nhà nghiên cứu Hitachi trong thập niên 1990, nhưng những kết quả này không được xác nhận bởi các nhà nghiên cứu sau đó. Fe16N2 là siêu bền và có xu hướng hình thành nên những cấu trúc tinh thể khác, làm phức tạp những ước tính thể tích của chất liệu thật sự là Fe16N2. Không giống như những nghiên cứu trước đây, nghiên cứu hiện tại sử dụng tính lưỡng sắc tròn từ tính tia X để đo sự từ hóa. Kĩ thuật này phát hiện trực tiếp các electron bị khu biệt, và do đó kém nhạy với những hiệu ứng thể tích hơn những phương pháp trước đây. Wang và đội nghiên cứu còn tạo ra những mô phỏng cho thấy các electron khu biệt hợp nhất như thế nào, cái Wang nói là “làm cho toàn bộ kịch bản khớp lại với nhau”.

Nếu những nam châm trên có thể được sản xuất thương mại, thì chúng có thể cho phép các nhà sản xuất máy tính sử dụng những đầu ghi nhỏ hươn có thể lưu giữ nhiều thông tin hơn. Những kết quả trên được báo cáo tại cuộc họp của Hội Vật lí Hoa Kì trong tháng này.

Tham khảo: http://adsabs.harvard.edu/abs/2010APS..MART33003W

Theo PhysOrg.com


Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Photon là gì?
25/07/2021
Là hạt sơ cấp của ánh sáng, photon vừa bình dị vừa mang đầy những bất ngờ. Cái các nhà vật lí gọi là photon, thì những
Lược sử âm thanh
28/02/2021
Sóng âm: 13,7 tỉ năm trước Âm thanh có nguồn gốc từ rất xa xưa, chẳng bao lâu sau Vụ Nổ Lớn tĩnh lặng đến chán ngắt.
Đồng hồ nước Ktesibios
03/01/2021
Khoảng năm 250 tCN. “Đồng hồ nước Ktesibios quan trọng vì nó đã làm thay đổi mãi mãi sự hiểu biết của chúng ta về một
Tic-tac-toe
05/12/2020
Khoảng 1300 tCN   Các nhà khảo cổ có thể truy nguyên nguồn gốc của “trò chơi ba điểm một hàng” đến khoảng năm 1300
Sao neutron to bao nhiêu?
18/09/2020
Các nhà thiên văn vật lí đang kết hợp nhiều phương pháp để làm hé lộ các bí mật của một số vật thể lạ lùng nhất
Giải chi tiết mã đề 219 môn Vật Lý đề thi TN THPT 2020 (đợt 2)
04/09/2020
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 96)
04/09/2020
Khám phá Hải Vương tinh 1846 John Couch Adams (1819–1892), Urbain Jean Joseph Le Verrier (1811–1877), Johann Gottfried Galle (1812–1910) “Bài
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 95)
04/09/2020
Các định luật Kirchhoff về mạch điện 1845 Gustav Robert Kirchhoff (1824–1887) Khi vợ của Gustav Kirchhoff, Clara, qua đời, nhà vật

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com