Исследователям впервые удалось использовать электричество для включения магнетизма в материале, который в нормальном состоянии немагнитен. Находка возможно может стать шагом на пути к изготовлению электронных компонентов из обычных материалов, которые в противном случае могли бы оказаться непригодными.
Проще говоря, ферромагнетизм - самая сильная форма явления - возникает в материале, когда большинство электронов в его атомах вращаются в одном направлении. Для немагнитных материалов электроны обычно спариваются так, что их противоположные спины нейтрализуют магнитное поле.
Существует не так много веществ, которые изначально являются ферромагнитными, но наиболее распространенными являются железо, кобальт и никель, а также их сплавы. Это не дает инженерам столько работы при создании электронных устройств, так таких материалов не так много.
Но теперь исследователям удалось вызвать магнетизм в материале, который обычно не является магнитным. Рассматриваемый материал - пирит, также известный как сульфид железа или «золото дурака». В этом исследовании команда использовала метод, называемый электролитическим гейтингом. Сначала они поместили пирит в контакт с электролитом - ионной жидкостью (жидкость, содержащая только ионы), которую они сравнивают с спортивным напитком марки Gatorade.
Затем команда применила небольшой заряд электричества, всего один вольт. Это сработало для перемещения положительно заряженных молекул в области, где электролит и пирит соприкасаются, создавая измеримую магнитную силу. Интересно, что как только напряжение было отключено, так же был и магнетизм, который может пригодиться в приложениях электроники.
«Мы были очень удивлены, что это сработало», - говорит Крис Лейтон, ведущий ученый в исследовании. «Подавая напряжение, мы по существу вливаем электроны в материал. Получается, что если вы получаете достаточно высокие концентрации электронов, материал самопроизвольно становится ферромагнитным, что мы смогли понять с помощью теории. Это имеет большой потенциал. Сделав это с сульфидом железа, мы предполагаем, что мы можем сделать это и с другими материалами также».
Ранее в других немагнитных материалах индуцировался магнетизм путем удаления электронов для изменения соотношения направлений спинов. Но команда говорит, что это первый раз, когда материал был преобразован электрически.
Исследователи планируют продолжить исследовательские работы, включая выполнение процесса при более высоких температурах и с другими немагнитными материалами.
Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.
Источник: New Atlas / University of Minnesota
