Дешевый и распространенный металл пирит, который из-за схожести с настоящим золотом прозвали “золотом дураков”, оказался очень полезным. С его помощью ученые совершили прорыв, который окажет огромное влияние на будущее наших компьютеров.
Что именно произошло?
Ученые и инженеры из Университета Миннесоты смогли электрически преобразовать немагнитный пирит в магнитный материал. Это - первый раз в истории, когда людям удалось трансформировать полностью немагнитный материал в магнитный. И это может стать первым шагом в создании новых магнитных материалов для более энергоэффективной компьютерной памяти.
“Большинство людей, знакомых с понятием магнетизма, вероятно, сказали бы, что невозможно электрически преобразовать немагнитный материал в магнитный. Однако, когда мы взглянули на проблему глубже, мы увидели потенциальную возможность для этого”, - говорит профессор Крис Лейтон, ведущий автор исследования.
Лейтон и его коллеги уже более десяти лет изучают возможность использования “золота дураков” в солнечных панелях. К сожалению, ученые так и не нашли способа сделать пирит достаточно эффективным, чтобы делать на его основе недорогие и чистые солнечные элементы. Зато они обнаружили кое-что получше.
“Мы пытались выявить основные препятствия для создания дешевых и нетоксичных солнечных элементов. Одновременно с этим моя группа работала в новой области магнитозвуковых волн, где мы пытаемся использовать электрические напряжения для контроля магнитных свойств материалов. Это свойство потенциально можно применять в магнитных устройствах хранения данных. В какой-то момент мы поняли, что эти два направления исследований нужно объединить”, - говорит профессор Лейтон.
Ученые использовали метод, называемый электролитным стробированием. Они взяли немагнитный пирит и поместили его в контакт c электролитом. Затем они подали на систему небольшое напряжение в 1 Вольт. В результате положительно заряженные молекулы переместились к границе между электролитом и пиритом, создав магнетизм. Так пирит, не обладающий в природе магнитными свойствами, стал магнитным. Очень важно и то, что, отключив напряжение, ученые смогли вернуть материал в исходное немагнитное состояние. То есть, магнетизм можно включать и выключать по желанию.
Почему это важно?
Как минимум, потому что раньше подобное считалось невозможным. До сих пор считалось, что эффект ферромагнетизма можно активировать электрическим током лишь при воздействии на материалы, исходно обладающие магнитными свойствами. Новое исследование с пиритом доказывает, что электрически индуцировать ферромагнетизм можно даже в полностью немагнитном материале.
“Прикладывая напряжение, мы, по сути, заливаем электроны в материал. Оказывается, если получить достаточно высокие концентрации электронов, материал может стать ферромагнитным”, - поясняет профессор Лейтон.
Открытие важно в равной степени и для науки, и для мира технологий. Ведь если эксперимент удался с пиритом, значит, такого же эффекта можно ждать и от других немагнитных материалов.
Если говорить о практическом применении открытия, речь идет, прежде всего, о создании модулей памяти для электроники, которые потребляют в разы меньше электроэнергии. С такой памятью компьютеры станут более холодными, а смартфоны будут медленнее расходовать заряд аккумулятора.
В ближайшее время команда профессора Лейтона планирует испытать процесс с другими материалами и продемонстрировать его потенциал для создания реальных устройств. Впрочем, в успехе ученые уже не сомневаются.
Так “золото дураков”, которое столетиями сводило с ума золотоискателей, внезапно легло в основу важного научного открытия.
Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
Если хотите получать новости через мессенджер, подписывайтесь на новый Telegram-канал iGate
