Вода переключает магнит в пористом кристалле ✛
Кристалл аналога берлинской лазури похож на губку с каркасом из ионов металлов и пустотами, куда может заходить вода. Внутри этих пустот молекулы воды чувствуют себя как жильцы в комнатах. От того, есть ли вода, зависит, как ведут себя магнитики в каркасе.
В одном из соединений с марганцем и железом при нулевом поле магнитики выстраиваются в сложный узор, где они не могут полностью согласоваться. Но если приложить поле, как в медицинском томографе, узор меняется на простой и упорядоченный. То же самое происходит, если просто высушить кристалл: вода уходит, и магнитики перестраиваются.
Это открытие объясняет, почему раньше в экспериментах этот материал вёл себя странно: намагниченность не росла даже в сильном поле. Оказалось, что измерения уже делали в переключённом состоянии. Теперь, зная роль воды, можно создавать материалы для батарей, где важно контролировать влажность.
Критическое поле перехода в MnFe составляет всего 1,3 тесла, что сравнимо с полем типичного магнита МРТ (1,5–3 Тл). Это означает, что магнитное состояние материала можно переключать с помощью обычного медицинского томографа. Другой интересный факт: обезвоживание MnFe приводит к тому же магнитному переходу, что и приложение поля, то есть вода действует как «химическое поле», управляющее спиновой структурой.
Идея переключения магнитных состояний материала с помощью небольшого внешнего воздействия (поля или удаления воды) перекликается с концепцией «умных материалов» из научной фантастики, например, с программируемой материей в романе «Алмазный век» Нила Стивенсона, где свойства вещества меняются по команде. В данном случае переключение происходит на уровне магнитной структуры, что может вдохновить на создание управляемых магнитных переключателей.