Гранит науки - 2010-08-26

Полученный впервые золото-железный сплав проявил магнетизм – о наблюдениях французских ученых сообщает сетевая версия New Scientist, сама работа опубликована в Physical Review Letter.

Золото легко образует сплавы с драгоценными металлами платиной и палладием, но смешиваться с дешевым железом оно склонно не больше, чем масло с водой. Сильви Руссет (Sylvie Rousset) с коллегами из парижского Университета Дени Дидро (Denis Diderot University) и французского Национального Центра Научных Исследований (CNRS) удалось получить сплав золота и железа благодаря магнетизму последнего. Организация атомов в сплавах влияет на химические свойства составляющих его металлов, что делает собственно сплавы перспективными для применения в каталитических реакциях. Приступая к задаче создания золото-железного сплава, французским ученым предстояло решить проблему разницы в размерах атомов золота и железа, которая осложняет соединение металлических элементов в одном веществе. В кристаллической решетке эффективный радиус каждого атома золота составляет 0.29 нанометра, тогда как такой же радиус атома железа около 0.26 нанометров. Эффективный атомный радиус является показателем того, насколько сильно стягиваются электроны соседними ядрами. Для преодоления препятствия, создаваемого разницей радиусов золота и железа, было решено создать между разнородными атомами рутениевый мостик. Эффективный атомный радиус рутения составляет 0.27 нанометра, и подложка из рутения может быть ориентиром, как бы направляющей, для роста золото-железной кристаллической решетки.

Группа под руководством Сильви Руссет испаряла железо и золото и давала им оседать на пластине из рутения, прежде чем нагреть ее до 330°С для того, чтобы атомы металлов расположились в однослойную решетку. Ученые экспериментировали с соотношением количества железа и золота, чтобы выбрать наиболее стабильную организацию сплава. Теоретически стабильность должна была быть в случае, когда смесь содержала около 80% железа, поскольку тогда минимизировалось механическое напряжение, обусловленное разными размерами атомов. Однако к своему удивлению исследователи обнаружили, что наиболее стабильная решетка содержит приблизительно один атом железа на каждые два атома золота. Так достигается долгосрочный порядок: повторяющиеся мотивы взаимосвязанных шестиугольников золота, каждый из которых имеет в центре атом железа. Руссет предполагает, что в основе достигнутой стабильности – магнетизм железа. Атомы железа проявляют свои магнитные свойства сильнейшим образом, когда они составляют одну треть сплава – приводит слова исследовательницы New Scientist. Если окажется, что такой магнетизм обратим при приложении магнитного поля, и эта ориентация будет сохраняться при температуре внутри работающего компьютера, то золото-железный сплав сможет функционировать как высокоплотная матрица компьютерной памяти – говорит Руссет.