Исследователи обнаружили четвертый элемент из периодической таблицы, который обладает магнитными свойствами при комнатной температуре.
Новый эксперимент, проведенный учеными из Университета Миннесоты, демонстрирует, что химический элемент рутений (Ru) является четвертым одиночным элементом, обладающим уникальными магнитными свойствами при комнатной температуре. Это открытие можно использовать для улучшения датчиков, устройств компьютерной памяти и других устройств, использующих магнитные материалы.
Использование ферромагнетизма - основного механизма, с помощью которого некоторые материалы (такие как железо) становятся постоянными магнитами или притягиваются к ним, доходит до древних времен, когда магниты использовали для навигации. С тех пор было открыто, что только три элемента из периодической таблицы являются ферромагнитными при комнатной температуре - железо (Fe), кобальт (Co) и никель (Ni). Редкоземельный элемент гадолиний (Gd) почти магнит, но только при 8 градусах по Цельсию.
Магнитные материалы очень важны в промышленности и современных технологиях, они используются для фундаментальных исследований и во многих повседневных приложениях, таких как датчики, электродвигатели, генераторы, носители на жестких дисках и, в последнее время, спинтронная память. По мере совершенствования производства тонких пленок за последние несколько десятилетий, появилась возможность контролировать структуру кристаллических решеток - или даже силовых структур, которые невозможны в природе. Это новое исследование показывает, что Ru может быть четвертым одноэлементным ферромагнитным материалом, используя сверхтонкие пленки для усиления ферромагнитной фазы.
Подробности их работы опубликованы в последнем выпуске Nature Communications.
Это изображение, полученное методом электронной микроскопии высокого разрешения, подтверждает тетрагональную фазу Ru, как предсказывают авторы исследования.
Credit: University of Minnesota, Quarterman et al, Nature Communications
«Магнетизм всегда потрясающий, он снова проявляет себя. Мы рады и благодарны, чтобы быть первой группой, которая экспериментально продемонстрировала и добавила четвертый ферромагнитный элемент при комнатной температуре в периодическую таблицу», - сказали исследователи.
«Это захватывающая, но сложная проблема. Нам потребовалось около двух лет, чтобы найти правильный способ выращивать этот материал и тестировать его. Эта работа заставит магнитное исследовательское сообщество изучить фундаментальные аспекты магнетизма для многих известных элементов», - добавили они.
Источник: P. Quarterman et al, Demonstration of Ru as the 4th ferromagnetic element at room temperature, Nature Communications (2018). DOI: 10.1038/s41467-018-04512-1