Kobalto mėlynojo neutronų sklaidos tyrimai atskleidžia unikalias šios darinio magnetines savybes, kurios gali padėti įminti kitų medžiagų paslaptis. Eksperimentai, atlikti Energijos departamento Ouk Ridžo nacionalinėje laboratorijoje (JAV), atskleidžia iki šiol nematytą antiferomagnetiko kobalto aliuminio oksido (CoAl2O4, dar vadinamu kobalto aliuminatu) elgesį.
Kobalto mėlynojo neutronų sklaidos tyrimai atskleidžia unikalias šios darinio magnetines savybes, kurios gali padėti įminti kitų medžiagų paslaptis.
Eksperimentai, atlikti Energijos departamento Ouk Ridžo nacionalinėje laboratorijoje (JAV), atskleidžia iki šiol nematytą antiferomagnetiko kobalto aliuminio oksido (CoAl2O4, dar vadinamu kobalto aliuminatu) elgesį. Kaip teigia laboratorijos specialistas Gregoris Makdaugalas (Gregory MacDougall), tai gerokai suardyta magnetinė sistema.
Apibūdinimas „suardyta“ šiuo atveju išreiškia būseną, kuomet konkuruojančios vidinės atominės sandaros magnetinių sukinių sąveikos neleidžia susidaryti tolimajai tvarkai.
„Suardymas dažnai susiejamas su egzotinėmis medžiagų savybėmis, įskaitant pjezoelektriškumą, multiferoiškumą bei aukštatemperatūrį superlaidumą, – pažymi mokslininkas. – Kiekviena iš jų yra svarbi ateities energijos technologijoms.“
Visai kaip ryškus kobalto mėlynojo atspalvis traukia tapytojus ir dekoratorius, antiferomagnetinės kobalto aliuminato savybės vilioja Ouk Ridžo nacionalinės laboratorijos neutronų sklaidos specialistus. Giliai medžiagos viduje vykstančių magnetinių sąveikų tyrimai gali padėti sukurti efektyvias ateities energetikos technologijas
Antiferomagnetizmu vadinama magnetinė medžiagų savybė, paprastai aptinkama pasiekus tam tikrą kritinę temperatūros vertę. Tuomet kaimyninių atomų mikroskopiniai magnetiniai momentai (dažnai vadinamai sukiniais) išsirikiuoja taip, kad būtų nukreipti į priešingas puses. Tolimoji antiferomagnetinė tvarka technologiniu požiūriu yra svarbi konstruojant magnetines atmintines.
Monokristalų eksperimentai, atlikti Ouk Ridžo nacionalinėje laboratorijoje, parodė, jog magnetinės kobalto aliuminato savybės gerokai pakinta pasiekus žemą -266,5 °C temperatūrą. Eksperimentų rezultatai leidžia manyti, kad konkuruojančios sąveikos gali lemti šias įdomias, bet iki šiol deramai nesuprastas magnetines savybes.
„Kobaltas mėlynasis pasižymi elgesiu, kuris anksčiau niekada nebuvo stebėtos tokio tipo magnete, – tvirtina tyrėjas. – Tiesa, toks elgesys būdingas kitokioms medžiagoms.“
„Aptikome, jog užuot tolimajai tvarkai visiškai išnykus, ši suskyla į kelias stabiliai izoliuotas sritis“, – tikina G. Makdaugalas.
Tokių izoliuotų sričių susidarymas atitinka stikliškąjį elgesį, kuris paprastai būdingas itin netvarkioms struktūroms.
Kobalto aliuminato atveju stikliškasis elgesys stebimas labai gryname ir tvarkiame kristale. „Manome, jog šis pastebėjimas gali paaiškinti netikėtą kitų tokio tipo sistemų elgesį“, – priduria mokslininkas.
Šis tyrimas, publikuotas „Proceedings of the National Academy of Sciences“, yra didesnės programos, skirtos magnetinio suardymo nagrinėjimui, dalis. Mokslininkai siekia išsiaiškinti, kas nutinka magnetinėse sistemose, kuomet sistemos geometrija arba besivaržančios sąveikos suardo arba nustelbia sąveikas, kurios paprastai lemia tvarkią struktūrą.
„Štai čia atrandama nauja fizika“, – pažymi tyrėjas.
Kobalto aliuminatas yra junginys, naudojamas kaip ryškus pigmentas tapant, gaminant spalvotus akinius ar netgi dažant betoną.
„Per paskutiniuosius septynerius ar aštuonerius metus žmonės susidomėjo kobalto mėlynojo magnetinėmis savybėmis, nes šis darinys atitinka sistemą, kurioje konkuruojančios sąveikos nuslopina magnetinę tvarką, tad manoma, jog jis pasižymi nauja pagrindine būsena“.
Eksperimentai buvo atlikti naudojant du spektrometrus – veikiant bandinius šiluminiais ir atšaldytais, mažos energijos neutronais. Monokristaliniai bandiniai buvo pagaminti bendradarbiaujant su minėtosios laboratorijos Koreliuotųjų elektronų medžiagų specialistų grupe.
