Ученым впервые удалось использовать электричество для включения магнетизма в материале, который обычно немагнитен.
Находка могла бы стать шагом на пути к изготовлению электронных компонентов из обычных материалов, которые в противном случае могут оказаться непригодными для такого использования.
Ферромагнетизм возникает в материале, когда большинство электронов в его атомах вращаются в одном направлении. Для немагнитных материалов электроны обычно сопряжены так, что их противоположные спины нейтрализуют магнитное поле.
Существует не так много веществ, которые изначально являются ферромагнитными, но наиболее распространенными являются железо, кобальт и никель, а также их сплавы. Это не дает инженерам большого количества вариантов при создании электронных устройств.
Но теперь исследователям удалось вызвать магнетизм в материале, который обычно не является магнитным. Рассматриваемый материал — пирит, также известный как сульфид железа, железный колчедан или «золото дураков» из-за внешней схожести с золотом.
В своем исследовании команда ученых использовала метод, называемый электролитическим гейттингом. Сначала они поместили пирит в контакт с электролитом — ионной жидкостью.
Затем применили небольшой заряд электричества, всего один вольт. Это сработало для перемещения положительно заряженных молекул в области, где электролит и пирит соприкасаются, создавая измеримую магнитную силу. Интересно, что как только напряжение было отключено, так же был отключен и магнетизм.
«Мы были очень удивлены, что это сработало», — говорит Крис Лейтон, ведущий автор исследования. «Подавая напряжение, мы по существу вливаем электроны в материал. Получается, что если вы получаете достаточно высокие концентрации электронов, материал самопроизвольно становится ферромагнитным. Это имеет большой потенциал. Сделав это с сульфидом железа, мы предполагаем, что мы можем сделать это и с другими материалами».
Ранее в других немагнитных материалах индуцировался магнетизм путем удаления электронов для изменения соотношения направлений вращения. Но исследователи говорят, что это впервые, когда материал был преобразован электрически.
Ученые планируют продолжить исследовательские работы, включая выполнение процесса при более высоких температурах и с другими немагнитными материалами.
Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.