1984
Дослідники з Вашингтонського університету описали два нові матеріали на основі срібла, хрому та селену, один із яких після контакту з повітрям перетворюється на інший і при цьому радикально змінює свої магнітні властивості. Температура, до якої матеріал зберігає магнетизм, зростає більш ніж на 250 кельвінів.
Обидві сполуки належать до шпінелей — класу кристалічних матеріалів із повторюваною структурою, в якій різні атоми займають певні позиції у ґратці. Саме розподіл елементів у цих позиціях може суттєво впливати на те, як матеріал реагує на тепло, світло, повітря та інші зовнішні чинники.
Команда синтезувала дві раніше не описані шпінельні фази Ag2Cr2Se4 та AgCr2Se4. Для першої сполуки характерний феромагнітний стан. Її температура Кюрі — межа, вище якої впорядкований магнетизм зникає, — становить приблизно 152 кельвіни.
Коли Ag2Cr2Se4 потрапляє на повітря, відбувається окиснення і матеріал втрачає частину іонів срібла. У результаті формується AgCr2Se4. Разом зі зміною хімічного складу перебудовується й характер магнітного впорядкування: система переходить від феромагнітного до феримагнітного стану.
Найпомітніша зміна стосується температури Кюрі. У перетвореній сполуці магнітні властивості зберігаються вище 400 кельвінів. За даними авторів, це найбільша зафіксована зміна температури Кюрі для подібного переходу, пов’язаного зі зміною складу та окисненням.
Дослідники пов’язують ефект із тим, що в електронній структурі зв’язків срібла та селену після втрати частини срібла утворюються так звані дірки. Вони взаємодіють зі станами хрому і змінюють характер магнітного зв’язку всередині кристалу.
Автори розглядають ці сполуки насамперед як модельну систему для вивчення фундаментальних механізмів магнетизму. Подібні керовані зміни магнітних властивостей у перспективі важливі для матеріалів, які використовують у фотоніці, сенсорах та квантових інформаційних технологіях.
