Mô tả cơ chế mới của tính chất từ của kim loại

Giáo sư vật lý Đại học Califoocnia và sinh viên tốt nghiệp Jan Haeter đã mô tả “hiện tượng phản sắt từ động học”, là cơ chế mới của từ tính của kim loại ở các vật liệu có cấu trúc mạng nguyên tử đặc biệt. Bài báo đã giải quyết một vấn đề đã thách thức các nhà vật lý lý thuyết từ nhiều thập kỷ nay. Theo Shastry, các vật liệu mới này có khả năng thúc đẩy các tiến bộ về lý thuyết. Hiện tượng từ tính của kim loại là một lĩnh vực thực sự mới trong vật lý lý thuyết và có các ứng dụng thực tiễn trong khoa học vật liệu.
Các chất siêu dẫn, các thiết bị lưu trữ từ tính (như máy tính và các ổ cứng) và một số ứng dụng khác là những lĩnh vực mà các tiến bộ về lý thuyết trong hiện tượng từ tính của kim loại có thể có một vai trò quan trọng. Shastry và Haerter đã quan tâm đến tính chất từ tính bất thưòng của oxyt natri côban, là vật liệu lần đầu tiên được mô tả vào năm 1997 và ngày càng được nghiên cứu nhiều trong những năm gần đây. Vật liệu này có thể được chế tạo với những nồng độ ion natri khác nhau nằm giữa các lớp oxyt côban. Các nguyên tử côban tạo nên cấu trúc mạng tam giác làm tăng “sự nhiễu điện tử”, làm cho các điện tử trong vật liệu không có khả năng đạt được trạng thái duy nhất giảm tối thiểu mức năng lượng toàn phần của chúng.
Các tính chất từ tính của kim loại là kết quả của sự cấu hình của các spin điện tử. Spin điện tử là tính chất cơ học lượng tử có thể “tăng” hoặc “giảm”. Ở vật liệu kim loại sắt từ, các spin điện tử có xu thế sắp xếp tự nhiên theo cùng một hướng. Trong hiện tượng phản sắt từ, các spin sắp xếp theo dạng đều đặn với các spin chỉ theo các hướng ngược lại gần đó, hoặc phản song song. Tuy nhiên, đối với các điện tử nằm trong mạng tam giác, cấu hình này bị nhiễu, vì 2 trong số 3 điện tử ở mỗi tam giác phải có cùng một spin. Theo Shastry, trong vật lý, sự nhiễu này là một hiện tượng có lợi vì sẽ dẫn đến các tính chất hấp dẫn. Trong tự nhiên, có nhiều loại hệ thống bị làm nhiễu như vậy.
Các nhà vật lý sử dụng khái niệm lỗ trống điện tử di chuyển để đơn giản hóa quá trình phân tích các chuyển động của một số lượng lớn các điện tử. Haerter và Shastry đã cho thấy sự chuyển động của một lỗ trống đơn lẻ trong mạng bị nhiễu đã dẫn đến hiện tượng phản sắt từ yếu. Theo Shastry, điều này đáng ngạc nhiên vì sự chuyển động động học thường dẫn đến hiện tượng sắt từ. Oxyt natri côban là một trong các loại hợp chất kim loại có cấu trúc mạng tam giác được biết đến đầu tiên. Mật độ các lỗ trống điện tử trong mạng thay đổi tùy theo hàm lượng của natri và điều này ảnh hưởng lớn đến tính chất từ của vật liệu. Lý thuyết của Haerter và Shastry giúp hiểu rõ hơn bản chất vật lý của hệ vật liệu bất thường này.

Theo Sciencedaily

Posted on April 20, 2010, in Công nghệ and tagged , , , . Bookmark the permalink. Leave a comment.

Leave a Reply

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: