piëzo-elektrische materialen, die een elektrische stroom genereren wanneer ze worden samengedrukt of uitgerekt, zijn bekend en veel gebruikt:denk aan aanstekers die vonken als je op een schakelaar drukt, maar ook microfoons, sensoren, motoren en allerlei andere apparaten. Nu heeft een groep natuurkundigen een materiaal gevonden met een vergelijkbare eigenschap, maar voor magnetisme. Dit "piëzomagnetische" materiaal verandert zijn magnetische eigenschappen wanneer het onder mechanische belasting wordt geplaatst.

"Piëzomagnetische materialen worden zelden in de natuur gevonden, voor zover ik weet, " zei Nicholas Curro, hoogleraar natuurkunde aan UC Davis en senior auteur van een paper over de ontdekking gepubliceerd op 13 maart in het tijdschrift Natuurcommunicatie .

Curro en collega's bestudeerden een barium-ijzer-arseenverbinding, BaFe2As2, die kan werken als een supergeleider bij temperaturen van ongeveer 25 Kelvin wanneer ze gedoteerd zijn met kleine hoeveelheden andere elementen. Dit type supergeleider op ijzerbasis is interessant, want hoewel het behoorlijk koud moet worden gehouden om te werken, het kan worden uitgerekt tot draden of kabels.

BaFe2As2 is een zogenaamd "nematisch" kristal omdat de structuur een faseovergang doormaakt voordat het supergeleidend wordt. In het geval van BaFe ₂ Als ₂ , de kristalstructuur gaat van een vierkante naar een rechthoekige configuratie.

Curro en afgestudeerde studenten Tanat Kissikov en Matthew Lawson probeerden het materiaal te bestuderen door middel van nucleaire magnetische resonantie (NMR) beeldvorming terwijl ze het uitrekten, om te zien of ze het in de rechthoekige configuratie konden forceren. Tot hun verbazing, de magnetische eigenschappen van BaFe ₂ Als ₂ veranderd terwijl ze het uitrekten.

Het materiaal is geen bulkmagneet - de spins van zijn atomen wijzen in afwisselende tegengestelde richtingen, waardoor het een antiferromagneet wordt. Maar de richting van die magnetische spins verandert wel op een meetbare manier onder stress, ze vonden.

"De echte verrassing is dat het lijkt alsof de richting van het magnetisme kan veranderen en uit het vlak kan komen, ' zei Curro.

Op dit punt, er is geen theorie om deze resultaten te verklaren, zei Curro. Zijn lab kijkt of andere materialen hetzelfde gedrag kunnen vertonen en of mechanische belasting de supergeleidende eigenschappen van het materiaal kan beïnvloeden (deze experimenten zijn niet uitgevoerd bij temperaturen waar BaFe ₂ Als ₂ is een supergeleider).

De ontdekking kan toepassingen hebben op nieuwe manieren om spanning te zoeken in materialen zoals vliegtuigonderdelen, zei Curro.