ПОРТЛЕНД, ОРЕГОН — Существуют пределы, насколько магнитный материал может быть. Или таким образом, исследователи думали. Состав железа и азота является приблизительно на 18% более магнитным, чем самый магнитный материал, в настоящее время известный, бригада требований материаловедов. Если такие магниты могли бы быть произведены коммерчески, они могли бы, например, позволить производителям электроники оборудовать компьютерные жесткие диски меньшими «записывающими головками», способными к тому, чтобы быть переполненным большей информацией.
Другие исследователи реагируют на объявление с осторожностью, однако, поскольку подобные требования о спорном материале провалились в прошлом.Магнетизм материала начинается с его электронов вращения.
Каждый электрон действует как немного магнита с его областью, выровненной к оси его вращения, и когда больше вращения электронов в одном направлении, чем в противоположном направлении, материал становится магнитным. Например, атом железа имеет еще четыре электрона, прядущие один путь, чем другой.
В навалочном грузе ситуация более сложна как электронные облака отдельного слияния атомов в подобные реке полосы. Электроны, прядущие, текут в различных полосах от тех, которые прядут «вниз» и различия между числами электронов самой высокой энергии в полосы и вниз, полосы определяют магнетизм материала — который меньше, чем можно было бы ожидать от магнетизма единственного атома. Используя такую теорию полосы, исследователи могут предсказать, какой материал должен иметь самый большой магнетизм: железный кобальт.Однако Цзян-Пин Ван, физик материалов в Миннесотском университете, Городах-побратимах и коллегах говорит, что состав восьми железа частей и одного азота части, Fe16N2, превышает этот предел примерно на 18%.
Ключ к чрезвычайно высокому магнетизму материала находится в его сложной кристаллической структуре, Ван, о котором сообщают здесь вчера на мартовской Встрече американского Физического Общества. Исследуя их образцы с рентгеновскими лучами, исследователи решили, что в них, каждый атом азота сидит в центре группы шести атомов железа и что пара большего количества атомов железа сидит между соседними группами.
Электроны, текущие между группами, действуют во многом как электроны в обычном железе. Но электроны в атомах железа в группах имеют тенденцию застревать, или «локализованный», где они.
В результате Ван говорит, те атомы способствуют больше как отдельные атомы к полному магнетизму, ведя его путем.«Если это правильно, это супер важно», говорит Эрик Фуллертон, физик в Калифорнийском университете, Сан-Диего.
Но он подчеркивает «если». Как сам Ван объяснил, уже в 1972, другие утверждали, что Fe16N2 является чрезвычайно магнитным. В 1990-х исследователи с японской высокотехнологичной компанией Хитачи сообщили о наблюдениях, которые, казалось, поддержали те требования. Однако доказательства были проблематичны несколькими способами, говорит Фуллертон.
Например, некоторые результаты зависели от хитрых оценок точно, что фракционируется, объем образца состоял из Fe16N2, который метастабилен и имеет тенденцию разваливаться в другие кристаллические структуры. Другие не были в состоянии воспроизвести результаты Хитачи, говорит Фуллертон.Ван, однако, говорит, что его бригада затачивала свои методы в течение многих лет и может теперь надежно вырастить образцы Fe16N2. Исследователи также измерили намагничивание с методом, названным рентгеновскими лучами магнитный круглый дихроизм, сравнивающий способность материала абсорбировать свет рентгеновских лучей, поляризация которого вращает вправо или налево.
Та мера менее чувствительна к результатам объема, чем более ранние методы и непосредственно обнаруживает локализованные электроны, говорит Ван. Бригада также провернула подробные «первые принципы» моделирования, показывающие появление локализованных электронов и заставляющие целый сценарий остаться целым, говорит Ван.«Он был в состоянии управлять вещами намного лучше, чем другие люди», говорит Алан Эделштейн, физик в армии США Научно-исследовательская лаборатория в Адельфи, Мэриленд.
Однако, он смущается говорить, что это – заключенная сделка. «Я думаю, что это будет проконтролировано. Мы собираемся знать если совершенно верно.» По крайней мере Fe16N2 продолжает проявлять свое экстраординарное напряжение на умах физиков и материаловедов.