Sciencemag.cz
Doporučujeme
Vědci zjistili, že že v kvazikrystalech s ikosaedrickou (ikosaedr = dvacetistěn) symetrií existuje magnetický řád s dlouhým dosahem, který se pod určitou teplotou mění ve feromagnetismus.
Kvazikrystaly jsou známy již od 80. let 20. století a jejich objev si vysloužil Nobelovu cenu, jejich využití však až dosud zůstávalo nejisté, protože podivným krystalovým symetriím dosud neodpovídala žádná fyzikální vlastnost, která by se odpovídajícím způsobem projevovala i na delších vzdálenostech.
Ryuji Tamura z Tokyo University of Science (TUS), Taku J. Sato z Tohoku University a Maxim Avdeev z University of Sydney vedli tým, jehož studie byla publikována v Journal of the American Chemical Society. Vědci uvádí, že se jedná o výsledek více než desetiletých experimentů. Příslušné kvazikrystaly (dvou typů, vedle ikosaedru uvádějí i kvazikrystaly s pětinásobnou rotační symetrií) mohou mít i další unikátní vlastnosti, z nichž řada by samozřejmě mohla mít i technologické využití.
Hlavní inspirací k výzkumu byl objev antiferomagnetických a feromagnetických přechodů v tzv. aproximantních krystalech, což jsou struktury poněkud připomínající kvazikrystaly, které lze poměrně snadno studovat běžnými technikami. Pro svůj výzkum si pak vědci připravili slitiny zlata, galtia a gadolinia, dále zlata, gallia a terbia. Vznik ikosaedrické kvazikrystalové fáze jak u Au-Ga-Gd, tak u Au-Ga-Tb, byl pak pozorován pomocí rentgenové difrakce. Poté výzkumníci změřili magnetickou susceptibilitu (vlastní „magnetismus“) a měrné teplo. Ukázalo se, že obě slitiny vykazují feromagnetický fázový přechod při teplotě 23 K (Gd) a 16 K (Tb), což je znakem magnetického uspořádání na dlouhé vzdálenosti. Výsledky se podařilo dále ověřit pomocí experimentů s neutronovou difrakcí
Všechny dosavadní pokusy o syntézu magnetických kvazikrystalů skončily spinovým zamrznutím, které se vyznačuje neuspořádaným magnetickým stavem. Objev feromagnetického uspořádání s dlouhým dosahem v této studii má mít významné důsledky a otevírá cestu k novým magnetickým materiálům na míru. „Krystalová symetrie feromagnetických kvazikrystalů je mnohem vyšší než u běžných periodických krystalů, což umožňuje jejich použití jako ultraměkkých magnetických materiálů,“ uvádí Ryuji Tamura z Tokyo University.
Ryuji Tamura et al, Experimental Observation of Long-Range Magnetic Order in Icosahedral Quasicrystals, Journal of the American Chemical Society (2021). DOI: 10.1021/jacs.1c09954
Zdroj: Tohoku University / Phys.org
Credit: Tokyo University Of Science
