На нашем сайте мы приводим порой сведения об интересных технологических и декоротивно-эстетических свойствах природных минералов и их синтетических аналогов (см., например: http://www.vsegei.ru/ru/news/index.php?ELEMENT_ID=49319; http://ria.ru/science/20130728/952667307.html).
В этой короткой заметке речь пойдет о новых ипостасях широко известного минерала магнетита, являющегося одной из основных составляющих железной руды.
Магнетит (магнитный железняк) - (FеО–Fe2О3) минерал подкласса сложных оксидов, ферримагнетик, кристаллизуется в кубической сингонии и достаточно часто образует в природе красивые кристаллы преимущественно октаэдрического габитуса (см. рисунок).
Кристаллы магнетита из коллекции В.И. Степанова. Фото А.А. Евсеева
Магнитные свойства этого минерала были известны китайцам еще в VI веке до нашей эры, но сегодня магнитный железняк в очередной раз удивил нас своими новыми воистину фантастическими технологическими свойствами.
Как повествуют РИА Новости со ссылкой на Nature Materials, американские физики создали прототип сверхскоростного транзистора, экспериментируя с облучением рентгеном охлажденного до температуры в минус 190 С0 кусочков магнетита и наблюдая за тем, как менялась электропроводность и другие свойства этого материала. Оригинальность проекта заключалась в том, что в качестве источника рентгеновского излучения использовался самый мощный в мире рентгеновский лазер (LCLS - Linac Coherent Light Source ). «Наш лазер может отслеживать процессы, которые происходят на атомном уровне в течение триллионных и квадриллионных долей секунды», — заявил Герман Дюрр из Стэнфордского университета (США).
Ученые заметили, что частички магнетита превращались из проводника в изолятор и обратно после каждого импульса лазера. Причиной этого послужили особые зоны внутри минерала, так называемые тримероны — конструкции из трех атомов железа, делавшие магнетит непроницаемым для тока. Этот процесс позволяет использовать минерал в качестве основы для оптоэлектронных транзисторов.
Используя LCLS, исследователи попытались определить максимальную скорость переключения системы. По расчетам физиков, она оказалась фантастической – в тысячи раз превосходит по этому параметру обычные кремниевые транзисторы. Оказалось, что магнетитовый транзистор меняет свое состояние за одну триллионную секунды, что соответствует частоте в терагерц.
Издательско-выставочный центр ВСЕГЕИ
По материалам:
S. de Jong et al, «Speed limit of the insulator–metal transition in magnetite», Nature Materials
(2013), doi:10.1038/nmat3718; http://ria.ru/science/20130728/952667307.html
