Sciencemag.cz
Doporučujeme
Počítačové modely materiálových vědců z Duke University dokáží předpovědět, zda příslušná sloučenina bude magnetická. Tímto způsobem lze velmi rychle „otestovat“ až tisíce nových molekul.
Feromagnetické materiály jsou potřeba v celé řadě aplikací, přičemž pokaždé by byly ideální trochu jiné vlastnosti (konstantní jsou pouze požadavky na cenu). Až dosud se postupovalo víceméně metodou pokusu a omylu, kdy kandidáty na magnety bylo třeba připravovat laboratorně. Nový testovací nástroj to zvládne pouze v simulovaném prostředí, kde se vlastnosti dají modelovat přímo „atom po atomu“. Přitom nejde o prostou implementaci lidských zkušeností, protože takto byly již objeveny látky, u nichž by feromagnetismus intuitivně nikdo nepředpokládal.
Simulační program se konkrétně zaměřuje na tzv. Heuslerovy slitiny. Jedná se o sloučeniny složené ze 3 prvků; simulace vychází z 55 prvků, k dispozici je tak celkem 236 115 možností (v rámci Heuslerových slitin ještě existují omezení na uspořádání molekuly, jinak by se počet samozřejmě blížil k nekonečnu, když uvážíme různé počty atomů v molekule/poměry ve slitině). Simulace nejprve určila, jaké z těchto sloučenin jsou vůbec potenciálně stabilní, čímž došlo k redukci na 35 602 možností. Další omezení se pak týkalo toho, zda uspořádání molekuly odpovídá minimu energie nebo zda se molekula bude mít tendenci přeskládat do energeticky méně náročné struktury – tím se počet dále redukoval na 248 sloučenin. Požadovaný magnetický moment mělo 22 z těchto sloučenin, další omezení vybralo 14 z nich.
Vlastní příprava a ověření vlastností provedl už jiný tým, skupina Stefana Sanvita z Trinity College v Dublinu. Stále šlo o molekuly relativně obskurní, jejichž syntéza nebyla zrovna triviální. Nakonec se podařilo připravit slitinu z kobaltu, manganu a titanu (Co2MnTi), jejíž vlastnosti velmi přesně odpovídaly předpovědi. Mělo jít o magnet pro aplikace při vysoké teplotě, který by feromagnetické vlastnosti ztrácel až při 940 K, reálně to bylo při 938 K. Sloučenina přitom neobsahuje žádné prvky vzácných zemin, měla by proto být (až se odladí výrobní postup) levná.
Druhá molekula v řadě se skládala z manganu, platiny a paladia (Mn2PtPd); i tato molekula dle očekávání byla antiferomagnetická; podobné materiály se využívají např. v pevných discích nebo pamětech RAM.
Příslušná studie byla publikována v Science Advances.
Zdroj: Phys.org
Poznámka: V textu výše se termíny „slitiny“ a „sloučeniny“ používají, jako by šlo o synonyma. Realitě blíže je asi látky označovat za sloučeniny, mají třeba přesně definované poměry jednotlivých složek; uvádí se, že Heuslerovy slitiny jsou de facto „intermetalické sloučeniny“. (Nakonec viz asi podobná terminologická nejasnost, zda amalgámy kovů jsou spíše slitiny nebo sloučeniny.)
Google translator je mocny nastroj ale skutecne doporucuji si clanek po prekladu precist a opravit alespon ty nejvetsi preslapy…