Большой успех с крошечными кристаллами

Небольшой кусочек железного провода обладает магнитными свойствами, так же как и огромный железный стержень. В том, что касается свойств материала, размер значения не имеет. Удивительно, но недавно исследователи из Австрии и Индии обнаружили, что некоторые материалы проявляют весьма необычные качества в форме крошечных кристаллов. Это открытие может привести к появлению новых материалов, обладающих индивидуальными электронными и магнитными свойствами.

Такие свойства материалов, как электрическая проводимость, магнетизм или точка плавления не зависят от размера или формы объекта. Однако, по словам исследователя Карстена Хельда, проведенные недавно в Индии эксперименты показали, что определенные виды оксида марганца, так называемые манганиты, при уменьшении в размере до крошечных частиц приобретают совершенно другие свойства.

Команда ученых из Венского технологического университета и Национального центра фундаментальной науки имени Бозе в Калькутте исследовала этот феномен и объяснила появление новых эффектов с помощью компьютерных симуляций. При переходе от больших кристаллов к малым меняется распределение электронов, а также энергии. Это, в свою очередь, изменяет электрические и магнитные свойства кристалла. «Важную роль здесь играет явление квантового запутывания», — говорит профессор Хельд – «Нельзя думать об электронах, как о классических частицах, движущихся независимо друг от друга по отдельным путям. Электроны можно описывать только в совокупности».

Теперь, меняя размер кристаллов манганитов, можно влиять на их свойства. Крупные кристаллы представляют собой изоляторы, не обладающие магнитными качествами. Но крошечные их кусочки начинают проявлять свойства металлических ферромагнитов. Ученые получили возможности воздействовать на критическую температуру и силу магнитного поля, при которых происходит фазовый переход. С технологической точки зрения это открывает ряд новых, волнующих возможностей.