Drobné nanomagnety umějí napodobit páru, vodu a led

22. prosinec 2015

Švýcarští odborníci z Paul Scherrer Institute v Curychu vytvořili speciální dvojrozměrný materiál, založený na drobných nanoskopických magnetických dipólech. Tento materiál se při různých vnějších podmínkách dokáže chovat jako několik různých materiálů čili jde o novou zvláštní formu takzvaného metamateriálu.

Metamateriál je jakýkoliv uměle stvořený materiál s vlastnostmi, které se v přírodě nevyskytují. Vzniká v laboratoři detailní prací s jeho strukturou, ať už na mikroúrovni nebo na nanoúrovni. Zmíněný magnetický metamateriál, vytvořený na bázi nanoskopických magnetických momentů dlouhých 63 nanometrů, měnil svoji mikroskopickou strukturu v závislosti na teplotě. Vzorek zaujímal plochu zhruba pět krát pět milimetrů a obsahoval celkem asi jednu miliardu nanoskopických magnetických dipólů ve tvaru zrnek rýže, které mezi sebou vzájemně silově působily a tím vytvářely postupně odlišné struktury s různou magnetickou konfigurací a koordinací jednotlivých magnetických momentů. Někdy byly tyto momenty uspořádány výrazně jako například částice v ledu, jindy se zde projevilo volnější avšak stále ještě nějak koordinované uspořádání jako v kapalině. Při nejvyšších teplotách (které však odpovídaly stále celkem příjemným pokojovým teplotám) už vzájemné působení neudrželo žádnou koordinaci nebo uspořádanou strukturu dipólů, takže materiál připomínal spíše zcela volný plyn.

Nové možnosti pro zpracovávání a šíření informací

Vědci mohli pozorovat fázové přechody mezi jednotlivými stavy této látky. Budou zřejmě také schopni makroskopické vlastnosti materiálu měnit a jemně vylaďovat, prakticky podle potřeby. Např. tak, že budou měnit velikost, tvar a mikrouspořádání nanomagnetů. Tyto poznatky mohou být v budoucnu důležité pro vývoj elektronických či tzv. spintronických součástek s vlastnostmi na míru, například pro nové způsoby šíření, skladování a zpracování informací. To je velký rozdíl oproti téměř všem přírodním materiálům, u kterých nemůžeme měnit jejich mikrostrukturu a tedy i makrovlastnosti libovolně, tedy tak, jak bychom si přáli, protože je síly nutí zaujímat jen přesně vymezené způsoby konfigurace. Při tom všem ovšem použitý magnetický metamaterial zachovával dvojrozměrnnou strukturu plástve s šestiúhelníkovými základními obrazci.

Zdroje: Phys.Org, Nature Communications

autor: Pavel Vachtl
Spustit audio