Британские ученые разгадали магнитную тайну графита

Такое физическое свойство, как магнетизм, исторически связано с металлами: железом, никелем и кобальтом.

Но в последние годы ученых сбил с толку органический минерал — графит, состоящий из отдельных углеродных листов — который также проявил хотя и слабые, но явные признаки магнетизма.

Новое объяснение, опубликованное в издании Europhysics Letters, было выдвинуто группой ученых из университета Манчестера, которая включает Нобелевского лауреата профессора сэра Андре Гейма.

Группа во главе с доктором Ириной Григорьевой установила, что магнетизм во множестве коммерчески доступных графитовых кристаллов достигает уровня, наблюдаемого в микроразмерных кластерах железа.

Открытие способа достижения магнетизма в графите может послужить первым шагом к использованию его в качестве биосовместимого магнита в медицине и биологии, в виде эффективного биодатчика.

Придя к этому выводу, ученые, во-первых, разделили коммерчески доступный графит на четыре секции и измерили намагничивание каждой из них. Удивительно, но в магнетизме каждого из образцов были найдены существенные отличия. Было разумно заключить, что магнитная реакция должна была быть вызвана внешними факторами, такими как небольшие примеси другого материала.

Чтобы проверить эту гипотезу, ученые пристально вгляделись в структуру образцов с помощью сканирующего электронного микроскопа, и установили, что глубоко под поверхностью находились необычно тяжелые частицы.

Большинство из них оказалось железом и титаном, а поскольку присутствовал еще и кислород, то частицы были либо магнетитом, либо титаномагнетитом (оба вещества обладают магнитными свойствами).

Также ученые сумели вычислить, сколько магнитных частиц необходимо в целом, и как они должны быть расположены, чтобы имело место явление магнетизма. Наблюдения, сделанные в ходе экспериментов, не противоречили первоначальным оценкам: визуализированные магнитные частицы могли сформировать магнитный сигнал в образце.

«Все волнение вокруг ферромагнетизма в графите основано на том, что обычно это явление не наблюдается в органике. Если мы научимся создавать и управлять магнетизмом в углеродных материалах, особенно в графене, это быдет важным прорывом для датчиков и спинтроники», заключила доктор Григорьева.

27.01.2012