Воздух меняет магнетизм наноматериала

24.09.2026

Магнитные свойства вещества обычно воспринимаются как нечто достаточно стабильное: чтобы изменить магнитное состояние материала, требуется воздействие температуры, магнитного поля или других внешних факторов. Однако некоторые кристаллические соединения способны реагировать гораздо тоньше. Исследователи из Вашингтонского университета обнаружили два новых материала на основе серебра, хрома и селена, причем один из них при контакте с обычным воздухом постепенно превращается в другой и одновременно радикально меняет характер своего магнетизма.

Оба соединения относятся к шпинелям - классу кристаллических материалов с характерной повторяющейся структурой. В таких соединениях атомы разных элементов занимают определенные позиции в кристаллической решетке, а их расположение может существенно влиять на физические свойства вещества. Именно поэтому даже относительно небольшое изменение химического состава способно привести к заметной перестройке поведения материала при нагревании или взаимодействии с окружающей средой.

В ходе работы команда ученых синтезировала две ранее не описанные шпинельные фазы - Ag2Cr2Se4 и AgCr2Se4. Первое соединение демонстрирует ферромагнитное состояние, при котором магнитные моменты атомов преимущественно ориентированы согласованно. Его температура Кюри, то есть температура, выше которой упорядоченный магнетизм исчезает, составляет примерно 152 кельвина. Это означает, что при нагревании выше данного значения исходный материал теряет свое ферромагнитное состояние.

Особенность Ag2Cr2Se4 проявляется при его контакте с атмосферным воздухом. Под воздействием кислорода соединение окисляется и теряет часть ионов серебра, в результате чего формируется AgCr2Se4. При этом происходит не просто изменение химической формулы вещества: перестраивается и его магнитное состояние. Если исходная фаза была ферромагнитной, то образовавшееся соединение становится ферримагнитным, то есть магнитные моменты различных атомов оказываются упорядочены противоположно, но не полностью компенсируют друг друга.

Особенно впечатляет изменение температуры Кюри. У преобразовавшегося материала магнитное упорядочение сохраняется уже при температурах выше 400 кельвинов. Таким образом, по сравнению с исходными примерно 152 кельвинами граница сохранения магнитных свойств повышается более чем на 250 кельвинов. По оценке авторов исследования, это крупнейшее зафиксированное изменение температуры Кюри для подобного перехода, связанного одновременно с изменением состава материала и процессом окисления.

Чтобы объяснить столь необычное поведение, специалисты обратились к электронной структуре соединений. После того как кристалл теряет часть серебра, в системе связей между серебром и селеном возникают так называемые дырки - состояния, соответствующие отсутствию электронов. Они взаимодействуют с электронными состояниями хрома и тем самым изменяют характер магнитного взаимодействия внутри кристаллической решетки. Иными словами, удаление части атомов серебра перестраивает электронную структуру материала, а вслед за ней меняется и способ магнитного взаимодействия его компонентов.

Пока исследователи рассматривают Ag2Cr2Se4 и AgCr2Se4 прежде всего как удобную модельную систему для изучения фундаментальных механизмов магнетизма. Она позволяет проследить, каким образом относительно небольшое изменение химического состава способно вызвать масштабную перестройку магнитных свойств. В дальнейшем подобный подход может оказаться полезным при создании материалов, способных управляемо реагировать на внешнюю среду.

<< Назад: Одиночество перестраивает мозг и усиливает тягу к алкоголю 24.09.2026

>> Вперед: Ученые предлагают изменить подход к обучению детей 23.09.2026

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Взаимодействие электронов с фононами ведет к перегреву телефона 24.10.2016 Исследователи Массачусетского технологического института (США) изучили взаимодействия между частицами в современных мобильных цифровых устройствах - телефонах, планшетах, переносных компьютерах и т.д. Они установили, что взаимодействие электронов с тепловыми частицами, называемыми фононами, может приводить к выделению большого количества тепла, а подчас - к перегреву. В своих экспериментах ученые использовали точно синхронизированные лазерные импульсы для измерения взаимодействия между электронами и фононами в очень тонкой кремниевой пластине. Исследователи обнаружили, что по мере того как концентрация электронов в кремнии увеличивается, они начинают разрушать фононы и тем самым снижают их способность рассеивать тепло. "Если фононы рассеиваются электронами, они становятся не так хороши для выведения тепла. Это создает проблему, которую мы должны решить, так как чипы становятся все меньше", - сказал Ляо. С другой стороны, ученые говорят, что этот же эффект может принести пользу при конструировании термоэлектрических генераторов, которые преобразуют тепло непосредственно в электрическую энергию. В таких устройствах процесс рассеивания фононов может существенно снизить потери тепла, значительно повысив их эффективность. Интересно, что исследователи впервые начали наблюдать этот эффект в кремнии, который имел концентрацию электронов 1019 ед. на кубический сантиметр - этот показатель сопоставим или даже ниже, чем в некоторых современных транзисторах. "В нашем исследовании мы показываем, что это будет действительно серьезная проблема, когда масштаб схем становится меньше. Даже сейчас, когда размер транзисторов составляет несколько нанометров, этот эффект начнет появляться, и мы действительно должны серьезно рассмотреть его, и думать о том, как его использовать или, наоборот, избегать в реальных устройствах", - отметили ученые.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026