Свойства простых химических элементов по большей части изучены. Соединяясь в сложные вещества, элементы образуют новые структуры, свойства которых могут существенно отличаться от исходных веществ. И зачастую эти соединения остаются малоизученными и лишь постепенно открывают свои тайны. К примеру, недавно сибирские учёные, исследовав соединение PbMnBO4, обнаружили у него уникальные магнитные и тепловые свойства. Исследования были поддержаны Российским научным фондом.
Учёных привлекло внимание то, что кристаллы этого вещества являются ферромагнетиками, то есть при температуре ниже определённой точки приобретают намагниченность в отсутствие внешнего магнитного поля. Ферромагнетиками чаще всего бывают металлы, оксиды же редко проявляют такие свойства. При этом у оксидных ферромагнетиков механизм образования магнетизма отличается от металлических магнитов. Их магнитные моменты направлены в одну сторону, а при определённой температуре исчезают. Некоторое время назад были проведены исследования, выявившие, что у PbMnBO4 источником магнитной связи является марганец, искажающий симметрию частиц кислорода.
Теперь же исследователи обнаружили, что у PbMnBO4 магнитные свойства частично сохраняются и при подъёме температурного показателя выше максимально допустимого. То же самое происходит и с тепловыми свойствами. Указанные свойства сохраняются при температуре, вдвое превосходящей точку Кюри (ту самую критическую точку). Если же вещество попадает под влияние внешнего магнитного поля, то его магнитные свойства не разрушаются полностью ещё дольше. Об этом поведал один из авторов работы – физик Анатолий Панкрац.
Причина такого странного поведения кристалла PbMnBO4 кроется в том, что он обладает специфической структурой. В ней образуются цепочки – элементы, в которых протекают активные обменные процессы между магнитными моментами. Данную структуру называют квазиодномерной, и присуща она многим известным веществам. Когда кристалл подвергается охлаждению, то в нём магнитный порядок формируется вначале в цепочках, а затем и между ними. В кристалле PbMnBO4 эти свойства проявляются слабее, чем у других квазиодномерных веществ, но они существуют. Тепловое движение молекул при нагревании, по-видимому, не может разрушить эти связи.
Исследователи предположили также, что свинец в составе данного вещества позволяет ему проявлять физические свойства мультиферроиков. Так называют соединения, в которых наблюдается тесная связь между магнитными, электрическими и упругими свойствами. Например, электрическое поле может инициировать возникновение магнитного, и наоборот. Однако анализ показал, что PbMnBO4 – слишком слабый мультиферроик, свойства которого невозможно использовать на практике. «Сильные» мультиферроики могут послужить основой для устройств, в которых управлять электрическим током можно будет с помощью магнитного поля; это новейшее, перспективное направление электроники.
Впрочем, даже без этого уникального свойства ферромагнетик PbMnBO4 – весьма занятный материал, которому можно найти массу применений в технике. На его основе можно производить различные датчики, элементы обработки информации, рабочие части приборов. Ведь кроме него, похоже, ещё не найдено подобных веществ, которые могли бы сохранять магнитные свойства при нагревании.
Упоминавшаяся критическая точка – температура Кюри – для каждого вещества имеет собственный показатель. Для железа, например, это 1043 кельвина, а для одного из соединений марганца — Cu2MnIn – всего 500 кельвинов.
Гарантия
Сервис
Подбор
Госзакупки
