一项新实验研究表明,化学元素钌(Ru)是在室温下(通常定义为 25℃)第 4 种具铁磁性的单一元素,另外 3 种为大家耳熟能详的铁及钴、镍,其余则为磁性元素的化合物或合金材料。这项发现将有机会改进电脑内存、感测器、自旋电子学领域及任何使用磁性材料设备的技术。
在所有元素中,能做为磁铁本体的铁磁性(Ferromagnetism)单一元素只有铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)3 种,人类于几千年前就发现了第一个于室温下具铁磁性的元素铁,之后再发现钴、镍;另有一种稀土元素钆(Gd,注音:ㄍㄚˊ )于室温下为顺磁性元素,必须在 19℃ 以下才具有自发性磁化的铁磁性,即将一块钆放入冰水中冷却会吸附磁铁,回温后就会脱离。
但随着薄膜制备技术在过去几十年加速发展,控制晶格结构的能力大幅提升,一项由明尼苏达大学物理学家 Patrick Quarterman 领导的团队发表新研究,证明元素周期表中的第 44 位元素“钌(Ruthenium,化学符号 Ru)”能在超薄膜的帮助下强加铁磁相,使其成为第 4 种于室温中也具有自发铁磁性的单一元素。
该团队花了 2 年时间才找到实验这种材料的正确方法,随着论文发表,或许将引发其他科学家对更多著名元素进行磁性研究。
在资料存储技术中,基于磁性的随机存取内存(Random Access Memory,RAM)正在逐渐取代传统磁储存(Magnetic storage)装置,研究人员指出,从应用角度来看,钌不只耐氧化,理论还预测其具有高度热稳定性,这是电子元件发扬光大的重要条件。
磁性材料于日常生活中已有相当广泛的应用,比如感测器、电动机、发电机、较新的自旋电子储存技术等,据明尼苏达大学声明稿,包括英特尔(Intel)在内的多家半导体企业都同意这项发现将对半导体行业产生影响,想开发新技术就需要新材料,新发现或将带来创新科技。
研究已发表在《Nature Communications》期刊。
- New element with magnetic properties discovered
- Scientists discover new magnetic element
(首图来源:明尼苏达大学)