Väike raudtraat on samahästi magneetuv kui korralik kamakas rauda. Suurus ei oma tavaelus enamasti materjali omaduste ühetaolisuse osas kuigi suurt kaalu. Ent Austria ja India teadlased avastasid, et mangaani oksiidide ehk manganiitide väikesed graanulid kätkevad hoopis teistsuguseid omadusi kui sama materjali suuremad tükid. Avastus võib viia uute, näiteks muudetavate elektriliste ja magnetiliste omadustega materjalide arendamiseni.
Suured ja väikesed magnetid
Uue teadmiseni viis Viini Tehnoloogiaülikooli ja India Rahvusvahelise S.N. Bose keskuse teadlaste koostöö. Manganiidi graanulite omapärane käitumine seletati lahti arvutisimulatsioonide abil. Üleminekul suuremast kristallist väiksemaks tekib erinev elektronide jaotus, lisaks muutub nende energeetiline olek. Nimetatud muutustega kaasneb mõju kristalli elektrilistele ja magnetilistele omadustele. Professor Karsten Heldi sõnul mängib nähtuses olulist rolli kvantpõimitus (loe siit). „Me ei saa vaadelda elektrone iseseisvate osakestena. Neid saab kirjeldada vaid kollektiivselt,“ lisab ta.
Suuruse muutmisega kaasneb kaudne kontroll maganiitkristallide omaduste üle. Suuremad kristallid on isolaatorid ja diamagneetikud. Väikesed kristalli graanulid on aga ferromagneetikud.
Materjali omaduste faasisiirded mängivad tehnoloogilistes rakendustes väga olulist rolli. Näiteks kasutatakse arvuti kõvakettalt andmete lugemiseks magnetilist faasisiiret. Sarnased nähtused toimuvad manganiidi kristallis. Teadlastele oli varem teada, et manganiidi omadusi on võimalik muuta temperatuuri ja välise magnetvälja abil. Graanulite suuruste varieerimisega saab muuta magnetilise faasisiirde kriitilist temperatuuri ja magnetvälja tugevust. Meetodiga kaasneb suur hulk uusi rakendusvõimalusi.
Uuritud manganiidi kristallid on vaid 3-15 nanomeetrise läbimõõduga, ent koosnevad sellegipoolest tuhandetest aatomitest, mistõttu on materjali dünaamika modelleerimine jätkuvalt keeruline. Teadustööga tegeleva doktorandi Angelo Valli sõnul on taolised simulatsioonid võimalikud vaid arvutite klastritega, mis on juhtumisi Viini Tehnikaülikoolis olemas.
Allikas: PhysOrg