Холодный ритм: что происходит с наноматериалами при -160°C

Когда вода замерзает или кипит, она меняет свои свойства. Это называется фазовым переходом. Ученые давно изучают такие процессы, но что происходит, когда речь идет о наноматериалах?

Группа исследователей из Делфтского технического университета (Нидерланды) вместе с коллегами из Университета Валенсии и Национального университета Сингапура решила разобраться в этом. Они изучали тонкий, как несколько атомов, материал FePS₃ и открыли новые детали о том, как в таких материалах происходят фазовые переходы.

Результаты опубликованы в издании Nature Communications.

Ученые использовали крошечные мембраны из FePS₃, которые вибрировали под воздействием лазера. Меняя температуру, они наблюдали, как меняются колебания материала и его магнитные свойства. Фарбод Алиджани, доцент Делфтского университета, объясняет это так:

Представьте барабан, который вибрирует под ударами лазера. Когда он нагрет, его магнитные частицы ведут себя хаотично. Но когда он остывает, они выстраиваются в упорядоченную структуру. И если вы меняете температуру, то замечаете, что изменения происходят не плавно, а сложно и нелинейно.

Исследователи смогли точно определить температуру, при которой происходит этот переход. Макарс Шишкинс, чья работа вдохновила это исследование, говорит:

Мы выяснили, что фазовый переход происходит при -160°C. Кроме того, мы увидели, что изменения в механических свойствах материала напрямую связаны с его магнитными свойствами.

Эти мембраны оказались невероятно чувствительными. Шишкинс добавляет:

Они могут улавливать даже самые маленькие изменения в окружающей среде или внутри самого материала. Это делает их идеальными для создания сверхчувствительных датчиков.

Команда планирует использовать этот метод для изучения других наноматериалов. Херре ван дер Зант, соавтор исследования, говорит:

Мы хотим понять, сможем ли мы обнаружить спиновые волны с помощью таких нанобарабанов. Это как если бы мы использовали магнитные волны для передачи информации, вместо электронов в проводах.

Алиджани же сосредоточится на практическом применении:

Понимание этих процессов поможет нам создать новые устройства, например, сверхчувствительные датчики.

Ранее ученые объяснили результат фазового перехода с помощью пончика и кружки.

12.03.2025