Međunarodni tim istraživača predvođen znanstvenicima s Prirodoslovno-matematičkog fakulteta (PMF) u Zagrebu osmislio je i izradio potpuno novi kompleksni materijal s naprednim magnetskim i elektroničkim svojstvima, koji bi mogao promijeniti buduće tehnologije, od superračunala i medicinske dijagnostike do vlakova koji lebde iznad tračnica. Riječ je o kristalu neuređene strukture koji, unatoč potpunom neredu u rasporedu magnetskih atoma, pokazuje potpuni magnetski i orbitalni sklad. Ovo svojstvo moglo bi imati ključnu ulogu u razvoju novih generacija magnetskih materijala i tehnologija budućnosti, ističu znanstvenici.

Bez otpora

Novo otkriće potvrđeno je analizom rezultata dobivenih uz pomoć nuklearnog reaktora kao izvora neutronskog snopa i objavljeno u uglednom znanstvenom časopisu Advanced Functional Materials. Važan je ovo iskorak jer ruši dugogodišnje paradigme u fizici materijala i pokazuje da magnetski uređeni materijali, a vjerojatno i supravodiči, ne moraju nužno imati potpuno uređenu kristalnu strukturu.

Supravodiči zauzimaju posebno mjesto među naprednim materijalima jer vode električnu struju bez ikakvog otpora. Struja kroz njih teče bez gubitaka, dok se kod običnih vodiča, poput bakrene žice, dio energije tijekom isporuke struje gubi. Kod supravodiča toga nema. Supravodiči već imaju brojne primjene, ali svojstvo supravodljivosti imaju samo na vrlo niskim temperaturama. Znanstvenici diljem svijeta pokušavaju otkriti materijale koji bi bili supravodljivi i na višim, idealno sobnim temperaturama.

U žarištu interesa znanstvenika s PMF-a našao se murunskit, kristal koji sadrži kalij, bakar, željezo i sumpor. Iako murunskit u prirodi postoji kao mineral, nalazi se isključivo u obliku sitnih natruha unutar stijena. Prvi je put otkriven u Murunskom masivu u Sibiru, po kojem je i dobio ime. U ovom istraživanju, znanstvenici su u laboratoriju razvili metodu za sintezu velikih, visokokvalitetnih monokristala polazeći od osnovnih kemijskih elemenata.

Magnetski red

Zbog svoje slojevite, listićaste strukture, murunskit se lako može istanjiti do debljine od svega nekoliko atomskih slojeva, što ga čini posebno zanimljivim za primjene u razvoju kvantnih tehnologija. Iako nije supravodič, ovaj kristal pokazuje osobine slične supravodičima. Znanstvenike je kod murunskita iznenadila jedinstvena kombinacija reda i nereda. U njemu su atomi željeza i bakra raspoređeni nasumično, pri čemu atomi željeza imaju magnetska svojstva, a bakra nemaju.

No, kad se materijal ohladi na -176 °C, pojavljuje se magnetski red. Atomi željeza iznenada se počnu ponašati usklađeno, slično kao što se svi kompasi okreću prema sjeveru.

– Kod većine materijala za takvo što treba postojati red atoma u kristalu. Murunskit ga nema, ali magnetsko uređenje se ipak uspostavlja, objašnjava prof. dr. Neven Barišić, član tima s PMF-a.

– Cilj nam je stvoriti materijale koji će voditi struju bez gubitaka i bez potrebe za dubokim hlađenjem. Kad ih jednog dana i stvorimo, vjerojatno će više nalikovati murunskitu nego idealiziranim kristalima iz udžbenika, zaključuje prof. Barišić.

Povezane vijesti

• Australija želi razvijati gospodarstvo na temeljima kvantne tehnologije
• Znanstvenici s PMF-a sintetizirali novi materijal s jedinstvenim svojstvima