Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Немагнитные металлы физики ненадолго превратили в магниты

Ключевые слова:  магниты, медь, фуллерен

Опубликовал(а):  Палии Наталия Алексеевна

07 августа 2015

Вести.ру: Благодаря использованию фуллеренов, физикам удалось "подарить" магнетизм немагнитной меди и марганцу.

Два распространённых металла, которые не обладают магнитными свойствами — медь и марганец — физики в рамках нового исследования наделили таковыми. Недолго тонкие плёнки этих материалов вели себя словно магнитные железо, кобальт или никель. Методика превращения немагнитного материала в магнитный включает в себя создание тончайших пластов и внедрение в них молекул на основе углерода.

(иллюстрация University of Leeds)


Постоянные магниты на основе железа обладают своими свойствами благодаря спинам электронов, которые химический элемент имеет в своём составе. Спин, по сути, означает, что каждый электрон создает своё собственное магнитное поле.

Большинство электронов составляют пары так, что спины уничтожают эффект друг друга. Но некоторые непарные спины выстраиваются по внешнему магнитному полю и остаются в том же положении даже тогда, когда это поле удалено.

Совместный эффект этих крошечных унифицированных магнитных полей как раз и делает некоторые металлы, такие как железо, кобальт и никель магнитными материалами при комнатной температуре.

Как рассказывается в пресс-релизе, в рамках своего эксперимента учёные заставили немагнитные медь и марганец вести себя точно таким же образом и проявить магнитные свойства. Учёные выстроили на подложке бутерброд из тонких плёнок металлов (2,5 нанометра) и слоёв из фуллеренов (15 нм) — похожих на клетку молекул из 60 атомов углерода. Фуллерены отличаются тем, что они особенно эффективно оттягивают на себя электроны, отвечающие за электрическую проводимость металлов.

В результате изменения электронной структуры образцов физики получили довольно слабые и чрезвычайно тонкие, но всё же магнитные пласты меди и марганца. Когда их подвергли воздействию внешнего магнитного поля, а затем удалили его, 10% от индуцированного магнитного поля осталось действующим.

Чтобы проверить, что за проявление эффекта отвечает именно переход электронов на границе металл-фуллерен, учёные проложили алюминий между слоями. Магнитные свойства образцов, как и ожидалось, пропали.

Ведущий автор работы Оскар Сеспедес (Oscar Cespedes) и его коллеги из Университета Лидса надеются, что инновационная технология поможет создать более безопасный для окружающей среды и человека аналог контрастному веществу гадолинию. Он на сегодняшний день широко используется в магнитно-резонансной томографии.

Технология также может использоваться в ветровых турбинах, содержащих электрические генераторы с магнитными материалами, которые должны сохранять свою поляризацию, поглощая большое количество энергии. В настоящее время турбины содержат железо, кобальт и никель, смешанные с редкоземельными элементами, но все они слишком дорого стоят и трудно добываются.

Сеспедес и его команда уверены, что технологию предстоит ещё довольно долго дорабатывать. Прежде всего, физики хотят сосредоточиться на том, чтобы заставить эффект "искусственного" магнетизма длиться дольше (сейчас он держится всего несколько часов) и сделать его более ощутимым. Однако тот факт, что эксперимент был успешно проведён с марганцем даже при комнатной температуре, уже является большим успехом.

Данное открытие может привести к созданию новых видов гибридных металлорганических магнитов, которые могут быть полезны, к примеру, в рентгенографии. Об этом исследователи рассказали в статье, опубликованной в журнале Nature.

Наблюдаемый эффект может быть использован в спинтронике, а также в квантовых компьютерах будущего.

_________________________

(от ред.) Статью "Beating the Stoner Criterion using molecular interfaces" можно прочитать он-лайн.

В анонсе новости приведена иллюстрация из приложения к статье Supplementary Information




Комментарии
Гольдт Илья, 07 августа 2015 17:05 
Владимир Владимирович, 09 августа 2015 16:49 
Я редко комментирую научные статьи - малосмысленно и неблагодарно...
Но не удержусь высказать пару слов для узкой аудитории Нанометра - поскольку во всех научных новостях - пиар, литавры, гонги и елей...
Суть статьи вроде как, что немагнитные элементы сделали магнитными (в умных словах, конечно). А в новостях "подарить магнетизм", замена гадолинию (??)...
И ни слова, ни слова (!!) про магнитные сплавы меди и марганца (Heusler alloys). А они давно известны и неплохо изучены (можно лучше, конечно; всегда можно лучше...)
Вот одна (из множества) ссылок: http://journ...Rev.106.893
Как же так их не упомянуть?? Теряется популистический смысл? Или (страшно даже подумать) не знали совсем? И рецензенты дружелюбные не знали? А научно даже, с упорядочением в этих сплавах имело бы огромный смысл сравнить.

Запихнули фуллерены. Забавно, конечно, но какая практическая польза может быть с ограниченной стабильностью фуллеренов? Да и магнитно-температурные величины/показатели полученных материалов вроде никакие в сравнении, к примеру, Cu-Mn-Al.

.....
Палии Наталия Алексеевна, 10 августа 2015 14:37 
Позвольте вам ответить, Владимир Владимирович:
- данная заметка (является, по сути, переводом NATURE | NEWS Non-magnetic metals turned into magnets) посвящена красивой работе, опубликованной в престижном журнале Nature (что, вообще говоря, указывает на ее высокий уровень), ...а еще мне вспомнилась Нобелевская лекция К. Новоселова ( Graphene: Materials in the Flatland), в которой он говорил о новых возможностях создания уникальных материалов с заданными свойствами, (см 14 слайд, A Dream: Back From The FLATLAND. Materials on Demand. What kind of properties would this materials possess?) - вот уже идут работы в этом направлении;
- еще одна популярная(популяризующая) заметка Molecular trick alters rules of attraction for non-magnetic metals на Phys.org
(НО - не читайте вы научных новостей -
в них: пиар, литавры, гонги и елей...
от редакторов Нанометра );
- очень верное ваше замечание относительно магнетизма сплавов Cu-Mn-Al, но в данном сообщении говорится о чистой меди, а не о ее сплавах (в скобках замечу, что сплавы Cu-Mn-Al обладают еще и "памятью формы"), да и задачи были другие у авторов статьи;
- про гадолиний - имелaсь ввиду замена солей гадолиния (как контрастных веществ в МРТ);
- ну и наконец, про одобрение Ильи Валерьевича... скорее всего оно касается того, что я нашла и поместила ссылки:
= на текст оригинальной статьи, который можно прочитать и сидя за домашним компьютером;
= на Приложение (по объему превышает статью, в нем приведены интересные данные, не вошедшие в статью);
= на текст заметки на сайте University of Leeds
Палии Наталия Алексеевна, 06 сентября 2015 14:00 
с ограниченной стабильностью фуллеренов - у разных фуллеренов (а это и С20, и С60, и С540) стабильность разная. А наиболее стабильный С 60 и в межзвездном пространстве зарегистрирован, да и в сплавах, причем весьма успешно (см. п. 1.8)
Владимир Владимирович, 07 сентября 2015 17:23 
Палии Наталия Алексеевна, 06 сентября 2015 14:00
с ограниченной стабильностью фуллеренов - у разных фуллеренов (а это и С20, и С60, и С540) стабильность разная. А наиболее стабильный С 60 и в межзвездном пространстве зарегистрирован, да и в сплавах*, причем весьма успешно (см. п. 1.8)

* Ссылка на http://ogbus...uzeev_6.pdf


Можно было бы Вас спросить про РЕАЛЬНЫЕ применения фуллеренов, про их стабильность на воздухе, но Вы, вероятно, приведете еще 5-10 ссылок.

Поэтому, давайте конкретно обсудим одну из Ваших ссылок. Надеюсь, Вы ее читали, перед тем как привести на этом уважаемом форуме.
Самое сложное - с чего начать.
Давайте, начнем с абстракта - его версию на английском просто невозможно не привести полностью:

"Annotation. As the result of infrared spectroscopy and qualitative chemical analysis the carbon structure in composition of iron-carbon alloy that determine general service characteristics of constructional steel has been explored. Traditional perceptions of carbon structural
condition in composition of carbon-iron alloy are enough dissonant. In view of recent developments on carbon structure and on revelation of fullerenes C60 and C70 in composition of ironcarbon alloy a hypothesis for fullerene substance of carbon in iron matrix has been developed.
IK-Fourier spectroscopy showed perfect convergence of spectrum of reference specimens of fullerenes C60 and C70 after fluorhydric acid treatment and spectrum of iron-carbon alloys."

Удержусь от комментариев.

По сути в статье пара ИК-спектров, на основании которых предполагается возможное наличие фуллеренов (и их комплексов) в сплавах.

Это серьезно?? Если хоть немного быть знакомыми с химией фуллеренов - такое не станешь утверждать, а тем более доказывать малосмысленными экспериментами.
Самое-то забавное, что поезд научной моды (со всеми стаями леммингов, пожирающих научные гранты и переваривающих их в... научные статьи) уже давно уехал от фуллеренов к нанотрубкам, а сейчас и к графенам.
А вот графены с нанотрубками (и "их комплексами") в железоуглеродистых сплавах и правда быть могут. Это еще древние нанотехнологи использовали в Дамасской стали. Обидно даже за авторов статьи...

Апогей (а скорее полнейший "апофигей") статьи - химические реакции на странице 7; их откомментировать стоит - большинство из них авторам даже не удалось сбалансировать (не говоря уж o химической сути процессов). Последнюю реакцию и ее описание невозможно не процитировать:
" При наличии аморфного углерода он должен связываться со фтором с образованием бесцветных кристаллов фтористого углерода, ненаблюдаемых в ходе эксперимента: С + 2HF→ CF4 + 2H2" (страница 7)

За это даже в ЕГЭ нужно ставить "ДВА" (или чего там сейчас...)

NB (читающим студентам на заметку): уже давно важен не поиск информации по близким ключевым словам, а отделение научного мусора, количество которого легко может достигать 99%. Для чего (процесса отделения, а не производства) и необходимо реальное образование, а не просто корочки дипломов или увесистые тома диссертаций.

P.S. Не буду больше комментировать, мало смысла, извините.
Палии Наталия Алексеевна, 08 сентября 2015 14:38 
УВЫ, привела неудачную ссылку; действительно, к статьям, опубликованным в электронных журналах открытого доступа (и не только русскоязычных) нужно относиться критически. Хотела бы сослаться на статью ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОБЪЕМНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ УГЛЕРОДНЫМИ КЛАСТЕРАМИ И ФУЛЛЕРЕНАМИ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА И ДРУГИХ МЕТАЛЛОВ. Осипов К.А. и др. Перспективные материалы. 1996. № 6. С. 17., да она не выложена в Интернете, ее можно прочитать только в библиотеке.

РЕАЛЬНЫЕ применения фуллеренов - "the lack of killer applications" , впрочем, также как и для графена (в скобках отмечу, что российские СМИ почему-то обошли вниманием это недавнее интервью А. Гейма).

Хотелось бы поблагодарить Вас за интересное, содержательное и поучительное, методически грамотно выстроенное обсуждение. А также, Владимир Владимирович, за напоминание... из классиков
Владимир Владимирович, 11 августа 2015 03:25 
что, вообще говоря, указывает на ее высокий уровень
О да, а дорогая одежда - непременно самая лучшая, особенно для королей.

- очень верное ваше замечание относительно магнетизма сплавов Cu-Mn-Al, но в данном сообщении говорится о чистой меди, а не о ее сплавах (в скобках замечу, что сплавы Cu-Mn-Al обладают еще и "памятью формы"), да и задачи были другие у авторов статьи;

Так в сплавах - простая демонстрация, что и металлические медь, и марганец не так уж трудно сделать магнитными. С фуллеренами, конечно, интереснее, но вряд ли сколь-либо практично.

- про гадолиний - имелaсь ввиду замена солей гадолиния (как контрастных веществ в МРТ);

Понятно, что про МРТ. Неужели правда, что продемонстрированные магнитные свойства сколь либо близки к гадолинию? Или шутка в стиле Ганса Христиана Андерсена?

- ну и наконец, про одобрение Ильи Валерьевича... скорее всего оно касается того, что я нашла и поместила ссылки:

Мои извинения Илье Валерьевичу - оптимисту и энтузиасту. Убрал эту часть комментария.

Про практическую пользу возражений нет, как я понял?

Палии Наталия Алексеевна, 28 августа 2015 21:55 
дорогая одежда - непременно самая лучшая- ну это было верно в прошлом столетии, вспомните хотя бы "чем мех дороже, тем он лучше" (из к-ф "Девушка с характером" с Валентиной Серовой). Ныне Nature отмечает новый "тренд"(или как бы сказали в прошлом тысячелетии "поветрие") - "Shorter is Sweeter";см. Papers with shorter titles get more citations
Владимир Владимирович, 29 августа 2015 03:22 
То есть дороговизна меха как бы определяется числом упоминаний/ссылок
Не смею больше возразить
Палии Наталия Алексеевна, 03 сентября 2015 20:34 
зачем же возражать... Expect the unexpected
Владимир Владимирович, 05 сентября 2015 15:36 
И то верно! Чем дискурсы разводить, копья ломать да цитатами раскидываться - давайте, Наталия Алексеевна, я Вам лучше сказку расскажу:

Катился, катился колобок пО миру - и докатился...
(из ожидаемо неожиданного эпоса* о науке).

*"Эпос охватывает бытие в его пластической объёмности, пространственно-временной протяжённости и событийной насыщенности..." (таки Вики)
Палии Наталия Алексеевна, 23 сентября 2015 20:38 

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Рассвет на болоте
Рассвет на болоте

4 февраля объявили лауреатов V Всероссийской премии «За верность науке»
4 февраля в здании Минобрнауки РФ состоялась торжественное награждение лауреатов V Всероссийской премии «За верность науке». 11 научно-просветительских проектов были отмечены престижной наградой.

Всероссийский съезд учителей и преподавателей химии
5 февраля в Московском университете в Шуваловском корпусе МГУ состоится Всероссийский съезд учителей и преподавателей химии, посвященный Международному году Периодической таблицы химических элементов, начало - 10 часов.

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2019 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Самые необычные таблицы Менделеева на выставке Международного года Периодической таблицы химических элементов

6-8 февраля в Российской академии наук состоялось торжественное открытие Международного года периодической таблицы химических элементов в России и приуроченная к этому масштабная интерактивная выставка

Почувствовать живое...
Е.А.Гудилин, А.А.Семенова, Н.А.Браже
Неразрушающее исследование живых клеток и клеточных структур является в настоящее время важным направлением научных изысканий, которые во многих зарубежных и российских научных группах направлены на достижение вполне прагматической цели – разработку новых принципов биомедицинской диагностики и эффективных подходов в нарождающейся персональной медицине.

Инновационные системы: достижения и проблемы
Олег Фиговский, Валерий Гумаров

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.