Міжнародна група вчених, нарешті, вирішила загадку, над якою билися покоління вчених протягом більше 70 років. Мова йде про вивчення природи тонких електронних ефектів у магнетит – мінералі з самими сильними магнітними властивостями з усіх матеріалів природного походження. Вченим вперше вдалося з’ясувати, що впливає на електропровідність магнетиту при дуже низьких температурах.
Відкриття дає нову інформацію про мінерали, завдяки яким людство виявило магнетизм. Крім того, в перспективі це дозволить по-новому використовувати магнетит та інші подібні матеріали.
Магнітні властивості магнетиту відомі більше 2000 років. Цей матеріал породив безліч оригінальних концепцій магнітів і магнетизму. Зіграли магнітні мінерали свою роль і в техніці, наприклад протягом десятиліть вони використовувалися в магнітних накопичувачах інформації.
Магнетит дуже поширений на нашій планеті. Завдяки цьому матеріалу ми змогли створити сучасні інформаційні технології
У 1939 році голландський вчений Еверт Фервей виявив, що електропровідність магнетиту різко падає при низьких температурах. Приблизно при -150 градусах за Цельсієм, неметалевий мінерал перетворюється в діелектрик. Незважаючи на численні наукові зусилля, досі причини цього переходу були невідомі і залишалися предметом суперечок.
І ось, нарешті, загадка вирішена. З допомогою інтенсивного пучка рентгенівських променів, спрямованих на крихітні кристали магнетиту при дуже низьких температурах, вперше вдалося спостерігати перебудову хімічної структури магнітного мінералу. Виявилося, що зниження, аж до втрати, електропровідності пов’язано з тим, що електрони виявляються в пастці всередині груп з трьох атомів заліза. Таким чином електрони більше не можуть рухатися, і протягом електричного струму припиняється.
У ході роботи над цим експериментом довелося вирішити ряд складних завдань. Так, потрібно було отримати ідеальний кристал магнетиту розміром всього лише з половину діаметра людського волосся. Потім потрібно було розглянути найдрібніші зміни структури магнетиту при дуже низьких температурах. В Європі це можливо тільки в Європейському центрі синхротронного випромінювання (ESRF), де можна отримати надзвичайно потужний пучок рентгенівського випромінювання. «Ми вирішили фундаментальну проблему у вивченні властивостей магнітного матеріалу, на підставі якого складено наше розуміння магнетизму, – говорить професор Пол Атфилд з Університету Единбурга. – Це допоможе в розробці електронних і магнітних технологій майбутнього».
