اكتشاف العنصر الفيرّومغناطيسي الرابع عند درجة حرارة الغرفة

يستغرق 4 دقيقة

وجد باحثون أن الروثينيوم (Ru)، والذي يقع ضمن مجموعة العناصر البلاتينية (البلاتين، والروديوم، البلاديوم، الأزميوم، الإريديوم) هو رابع العناصر التي نكتشف امتلاكها لخواص فيرّومغناطيسية فريدة عند درجة حرارة الغرفة.

المغناطيسية الحديدية

يمكننا تعريف المغناطيسية الحديدية (ferromagnetism) على أنها الآلية الأساسية التي تتيح لبعض العناصر تكوين مغناطيسات دائمة، أو أن تنجذب نحو المغناطيس. استخدم البشر هذه الخاصية منذ الأزمنة القديمة، حيث كانت تستخدم الأحجار المغناطيسية في عمليات الملاحة، أي أنها كانت أولى البوصلات المغناطيسية، وتستخدم المواد الفيرّومغناطيسية الآن في عدة تطبيقات، منها المغناطيسات الدائمة والأقراص الصلبة وأجهزة الاستشعار.

قبل ذلك، وُجدت ثلاثة عناصر فقط يمكن تصنيفها كمواد فيرّومغناطيسية عند درجة حرارة الغرفة، وهي: الحديد (Fe)، والكوبلت (Co)، والنيكل (Ni).

تحضير المادة عند درجة حرارة الغرفة

يقول البروفيسور چيان بينج وانج Jian Ping Wang، من قسم الهندسة الكهربية وهندسة الحاسبات بجامعة مينيسوتا: “إن الخاصية المغناطيسية دائمًا مذهلة، إنها تثبت نفسها مرة أخرى. نحن متحمسون وممتنون لكوننا الفريق البحثي الأول الذي يتمكن من إضافة العنصر الرابع للعناصر الفيرّومغناطيسية عند درجة حرارة الغرفة والبرهنة عليه تجريبيًا”.

أظهرت بعض الدراسات النظرية السابقة أنه من الممكن إيجاد الخاصية الفيرّومغناطيسية في بعض العناصر مثل الروثينيوم والأوزميوم واليورانيوم إذا أجبروا على التواجد في صورة شبكة بلورية رباعية. وبناءًا على التنبؤات النظرية المعمول بها، قام البروفيسور وانج والمشاركون باستخدام هندسة طبقة البذرة من أجل إجبار الروثينيوم على التواجد في بنية تركيبية رباعية بدلًا من الطور السداسي الذي يفضل التواجد عليه. (يشير مفهوم هندسة طبقة البذرة seed layer engineering إلى فكرة ترسيب طبقة رقيقة (بذرة) عالية الجودة على ركيزة، ومن ثم استخدام هذه البذرة كقالب لنمو البلورة فوقه، حيث تنقل الخصائص البلورية من البذرة إلى ما ينمو فوقها من بلورات.)

لاحظ الباحثون أن شدة المجال المغناطيسي المصاحب مساوية لـ 148 و160 وحدة كهرومغناطيسية لكل سم3 عند درجة حرارة الغرفة ودرجة حرارة 10 كلڤن، على التوالي. وكذلك تم حساب القيمة المتوسطة لشدة المجال المفناطيسي، وكانت مساوية لـ 141 وحدة كهرومغناطيسية لكل سم3.

يقول البروفيسور وانج: “لقد استغرق الأمر عامين لإيجاد الطريقة المناسبة من أجل تحضير هذه المادة والتأكد من صحتها. سوف يثير عملنا شغف المجتمع البحثي المهتم بالمغناطيسية للنظر في الجوانب الأساسية للمغناطيسية في العناصر المعروفة”.

يتابع البروفيسور بول ڤويلز Paul Voyles، رئيس قسم هندسة وعلوم المواد بجامعة ويسكونسن-ماديسون وأحد القائمين على البحث، قائلًا:

إن القدرة على التلاعب وتوصيف المادة على المستوى الذري هي حجر الزاوية الذي تستند عليه تكنولوچيا المعلومات الحديثة كما يظهر بحثنا المشترك أن أدوات التلاعب والتوصيف هذه يمكنها إيجاد ظواهر جديدة حتى في أبسط الأنظمة والتي تتكون من عنصر مفرد واحد.


المصدر.

تعليقات الفيسبوك

تعليقات

المساهمون في المقال

كتابة: عبد المحسن محمد

مراجعة: متطوعة

تدقيق: حسن محمد

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *