Физики создали монокристалл железо-замещённого нитрида лития, который продемонстрировал эффект магнитной анизотропии.
Основным компонентом современных магнитов, который обеспечивает материалу соответствующие свойства, является железо. Его важными преимуществами для промышленного использования являются дешевизна и изобилие.
Но в большинстве случаев магнит должен содержать редкоземельные элементы, которые делают его «постоянным», то есть способным сохранять определённое направление магнитного поля (явление анизотропии). А эти важные компоненты дорого стоят и, как видно из названия, редки в природе.
Поэтому одной из задач, которую поставили перед собой исследователи из лаборатории Эймса при Министерстве энергетики США (Department of Energy's Ames Laboratory), является максимальное сокращение в составе магнитов редкоземельных элементов и поиск новых соединений, обладающих магнитными свойствами, на основе железа и других легкодоступных веществ.
Рис. 1. Структура кристалла представляет собой слои нитрида лития Li2N, разделённые атомами лития, частично замещёнными на атомы железа. Единичная ячейка гексагональной решётки выделена красными линиями (иллюстрация A. Jesche et al).
Группа Пола Кенфилда (Paul Canfield) всемирно известна своими достижениями в проектировании, открытии, выращивании и характеристике новых перспективных материалов.
На этот раз специалистам удалось вырастить монокристалл железо-замещённого нитрида лития состава Li2(Li0,90Fe0,10)N по новому методу из литий-азотного раствора.
«Использование азота при выращивании из раствора не было хорошо изучено, поскольку мы привыкли думать о нём, как о газе, — рассказывает один из разработчиков метода Антон Джесче (Anton Jesche) в пресс-релизе лаборатории. — Однако мы обнаружили, что литий — самый лёгкий из твёрдых элементов, способен удержать азот в растворе».
Учёные смешали порошок лития и нитрида лития и добились желаемого. При последующем добавлении железа, оно растворилось. Это удивительно само по себе, поскольку обычно литий и железо не смешиваются и в данном случае, именно присутствие азота стало решающим.
Полученный монокристалл, в котором атомы железа расположены в решётке между атомами азота, при температуре минус 271°С проявлял магнитные свойства, характерные для магнитов с включением редкоземельных элементов, то есть создавал направленное магнитное поле. Ещё одним доказательством экзотического состояния железа стал эффект квантового туннелирования при относительно высокой температуре минус 263°С.
«Прорыв состоит в том, что мы увидели магнитную анизотропию, обычно характерную для редкоземельных элементов, у простого железа, — заключает Кенфилд. — Но это не промышленный прорыв, поскольку мы наблюдали этот эффект только при криогенных температурах. Это настоящее достижение науки, которое ещё укажет путь к будущим техническим прорывам».
Учёные надеются, что
их достижения, описанные в статье журнала Nature Communications, откроют новые просторы для создания высокопрочных «постоянных» магнитов, которые используются в ветряных турбинах, автомобильных электродвигателях, а также в системах хранения информации в квантовых компьютерах.
Комментарии
Потому, что у них россыпи редкоземельных элементов.
Хоть раз бы не лезли с нравоучениями.
А насчёт редкоземельных - читайте "Геологию для чайников" коим, собственно, Вы и являетесь. Где они есть, а где нет.
Кстати: В 2010 году Китай произвел 120.000 из 125.000 тонн редкоземельных элементов, производимых в мире! 2.000 тонн были произведены в России
В 2010 году Китай произвел 120.000 из 125.000 тонн редкоземельных элементов, производимых в мире! 2.000 тонн были произведены в России
Не все космические объекты имеют магнитные поля, хоть и вращаются и потом, полюса магнитных полей не всегда совпадают с осью вращения. Вращение здесь не причем.
Вы пытаетесь объяснить магнитные свойства с помощью спина. Не исключено, что спин действительно причастен к магнитным свойствам, но:
1. Спин это вращение. Что вращается в электроне? Что вообще может вращаться в электроне, если его строение до сих пор не известно?
2. Спин же это вращение. Как Вы понимаете "компенсацию" вращения? Наличием еще одного электрона с противоположным спином? - тогда откуда магнитные свойства у железа с атомным номером 26 (чет) и распределением электронов по оболочкам 2-8-14-2 (все чет)? Чего не хватает атому железа для компенсации спинов своих электронов?
3. Имеются множество элементов-металлов с неспаренными электронами и спинами, но с отсутствием магнитных свойств, например медь, алюминий и т.д.
4. Имеется кислород (вообще не металл), который в жидком состоянии обладает сильными магнитными свойствами. С четностью электронов там полный порядок.
Думаю, что для объяснения магнитных свойств спина электрона как минимум - недостаточно.
Достоверно установлено, что в Землю непрерывно течет постоянный ток (порядка 2,7 10^-12 А/м^2) и имеется электрическая напряженность (130 В/м), направленная вертикально вверх.
А в соответствии с первым законом Максвелла (rotE = -dB/dt) вращение электрического поля вызывает изменение магнитной индукции, то есть образования магнитного поля.
Так что вращение Земли очень даже причем.
Значит, в земле есть кольцевые токи "вечного" характера. Но такие токи могут быть только при отсутствии сопротивления, т.е. с сврххпроводнике. Таким образом, в центре Земли имется сверхпроводящее ядро и незатухающие токи в нем, создающие дипольное магнитное поле. При этом это поле не обязательно ориентировано вдоль оси вращения Земли. Наконец, только сврхпроводящее поле может вращаться и даже переворачиваться под действием некоторых внешних магшнитных полей. А такими внешними возмущающими полями могут стать магнитный солнечный ветер, который может иногда усиливаться и Земля будет попадать в в его различные области. Вот единственно возможное объяснений магнитных полей Земли и звезд.
С другой стороны, характер магнитного поля ферромагнетиков имеет явно магнитнодипольный момент. Итак, источник поля фермионы, а поле имеет дипольный характер, бозонный. Что отсюда следует? Только одно. Что в некоторых атомах фермионы преобразуются в бозоны при наличии магнитного влияния внутренних магнитных полей. Такие элементы могут быть ферромагнетиками. Никаких других источников спинового (фермионного) ферромагнетизма не существует.
То, что электрический ток в Землю вызывает у Вас недоумение, вовсе не означает, что этого тока нет. Этот ток есть, его общая величина оценивается примерно в 600 000 А (Кл/с).
600 тыс Кулонов электрического заряда проникает в Землю каждую секунду и этот ток, как Вы верно подметили, течет ужу миллионы лет, в любую погоду, в любое время года и суток.
Эта загадка природы до сих пор толком не объяснена, поэтому Ваше недоумение можно считать обоснованным.
В качестве варианта объяснения этого тока мною была предложена гипотеза http://maxpark.com/community/5654/content/2515566 суть которой - это ток смещения, он же гравитационный поток эфира.
Что касается магнитного поля Земли, то должен еще раз обратить внимание на первый закон Максвелла (rotE = -dB/dt), в соответствии с которым вращение электрического поля вызывает изменение магнитной индукции. Особо обращаю внимание на то, что вектор Е направлен радиально вверх во всех направления от Земли, в связи с чем Ваши рассуждения о направлении сил, создаваемых вращением Земли, оказываются некорректными.
-Или здесь,- что-то совсем другое имеется в виду?