Кристалл, который вытягивается в магнитном поле ✎

Оригинал: "Colossal magnetostriction effect in rare-earth orthoferrites"
arXiv:2609.14731v1 · 2026-09-13 · CC BY-NC-ND 4.0 · собственный разбор · 1 мин
Некоторые кристаллы под действием магнита растягиваются вдвое — как резиновая лента.

Положите резиновую ленту на стол и потяните за концы — она станет длиннее. Примерно то же самое происходит с некоторыми кристаллами, когда их помещают в сильное магнитное поле. Только обычно кристаллы меняют длину на ничтожную величину, которую не увидишь без точных приборов. А вот кристаллы из гольмия, железа и кислорода под полем вытянулись на 60 процентов, а из диспрозия — на все 120. Это как если бы резиновая лента стала вдвое длиннее просто от того, что рядом поднесли магнит.

Магнитострикция — это изменение размеров тела в магнитном поле. Открыл её Джеймс Джоуль в 1842 году: железный стержень удлинялся на миллионные доли. В новых кристаллах эффект в миллион раз сильнее.

Почему так происходит? В кристалле есть атомы железа и атомы редкоземельного металла — гольмия или диспрозия. У этих редкоземельных атомов есть особое свойство: их магнитные стрелки очень сильно связаны с их положением в кристалле. Когда внешнее магнитное поле поворачивает эти стрелки, атомы сдвигаются, и весь кристалл вытягивается, как меха аккордеона. Причём вытягивается он только в одном направлении, а в двух других почти не меняется. Это открытие сделали, сравнив три похожих кристалла: у одного из них, с гадолинием, магнитные стрелки связаны с положением слабо, и он почти не вытянулся. Значит, всё дело именно в редкоземельных атомах с сильной связью.

Зачем это нужно? Такие кристаллы могут стать основой для устройств, которые меняют свою форму по команде магнита: например, крошечные клапаны, переключатели или датчики. Правда, пока всё это работает только при очень низких температурах, близких к абсолютному нулю. Но принцип найден, и теперь учёные будут искать материалы, которые ведут себя так же при обычной температуре.

Магнитострикция была открыта Джеймсом Джоулем в 1842 году: железный стержень удлинялся на миллионные доли в магнитном поле. В новой работе деформация в миллион раз больше.

В романе Артура Кларка «Свидание с Рамой» инопланетный корабль меняет свою геометрию под действием внешних полей. Редкоземельные ортоферриты с их 120-процентным удлинением напоминают такой «умный» материал, хотя и работают лишь при криогенных температурах.

Понятия
магнитосопротивление магнитокалорический эффект эффекты магнитного поля магнитный материал альтермагнетизм аномальный эффект Холла редкоземельный металл антиферромагнитный порядок флексоэлектричество сверхпроводимость, индуцированная деформацией ферромагнетик