Цивилизация
Международная группа исследователей при участии ученых МГУ имени М.В. Ломоносова исследовала поведение недавно открытого нового оксида железа Fe4O5, сумела описать его необычно сложную структуру и предложила объяснение его столь же необычным свойствам. Сообщение об этой работе опубликовано в последнем номере журнала Nature Chemistry.
Оксид Fe4O5 может быть получен лишь при очень высоких давлениях и температурах, поэтому на земной поверхности он не образуется, а существует вместе с другими оксидами с еще более высоким содержанием кислорода, как сейчас предполагается, лишь на глубинах во многие сотни километров.
Исследовав поведение этого оксида, ученые обнаружили у оксида фазовый переход, очень похожий на переход Вервея в магнетите. Отличается он тем, что происходит при других температурах, и образующаяся при этом структура имеет намного более сложную конфигурацию.
«Мы обнаружили, — комментирует Артем Абакумов, — что здесь, как и в магнетите, при охлаждении ниже критической температуры примерно в 150 К тоже образуется довольно необычная структура. Это нечто среднее между классическими волнами зарядовой плотности с образованием димеров (цепочка из пар атомов железа с укороченным межатомным расстоянием) и картиной с тримеронами, наблюдаемой у магнетита. В случае с Fe4O5 она оказалась очень сложной, то, что называется «несоразмерно модулированной структурой», — в ней невозможно выделить трехмерную периодичность и можно описать как периодичную только в пространстве более высокой размерности, в данном случае «четырехмерном» пространстве. «Четырехмерность» такой структуры, конечно, не говорит о реальном существовании этого оксида в четырех измерениях, это просто технический подход к математическому описанию такой сложной упорядоченности».
Особый интерес ученых к Fe3O4 объясняется также тем, что магнетит относится к классу так называемых мультиферроиков — материалов, в которых одновременно наблюдается два вида упорядочения: магнитное и электрическое. Если эти упорядочения связаны между собой, то, воздействуя магнитным полем на материал, можно менять его электрическую поляризацию и, наоборот, менять его намагниченность, воздействуя электрическим полем. По словам Артема Абакумова, Fe4O5 интересен не только для фундаментальной науки, но и с точки зрения практического применения: его можно использовать в качестве датчиков, например сенсоров магнитного поля.
