Badacze z UW odkryli, że pewien związek srebra, boru i fluoru wykazuje silne oddziaływania magnetyczne, a inny związek srebra i fluoru pod ciśnieniem przyjmuje strukturę podobną do nanorurek.

Srebro kojarzy się z biżuterią czy numizmatyką, ale nie z magnesami, bo ani jako metal, ani jego najbardziej typowe związki chemiczne (srebra jednowartościowego), nie oddziałują silnie z polem magnetycznym. Zespół naukowców z Laboratorium Technologii Nowych Materiałów Funkcjonalnych w Centrum Nowych Technologii UW udowodnił, że to właśnie srebrowe magnesy wykazują wiele unikatowych cech. Muszą jednak zawierać rzadkie srebro dwuwartościowe, tzn. takie, w którym z atomów srebra usunięto dwa elektrony.

O swoich odkryciach naukowcy opowiedzą podczas konferencji, która odbędzie się 5 lipca o godz. 12.30 w Centrum Nowych Technologii (Banacha 2c) w sali 1130.

Prawie nanorurki

Badacze z UW we współpracy z naukowcami ze Słowenii, Włoch, Wielkiej Brytanii, Słowacji oraz USA wykazali, że dwa znane od dawna związki chemiczne zawierające srebro i fluor – AgF₂ i AgFBF₄ – wykazują niezwykłą mieszankę rzadkich cech. Pierwszy z nich, AgF₂, wykazuje silne oddziaływania magnetyczne między kationami srebra i ma strukturę dwuwymiarową, co było do tej pory obserwowane tylko dla związków miedzi i tlenu.

Takich układów poszukiwano bezskutecznie od 30 lat, ponieważ stanowią one świetne prekursory nadprzewodników, tzn. materiałów przewodzących bez strat prąd elektryczny. Co więcej AgF₂ przyjmuje pod wysokim ciśnieniem niezwykłą strukturę nieznaną do tej pory w chemii. Przypomina ona nanorurki węglowe (wykorzystywane m.in. w medycynie), lecz jest zbudowana z atomowych kwadratów, a nie – jak nanorurki – z sześciokątów.

Silne przyciąganie

Drugi ze związków, AgFBF₄, jest zbudowany z prostych łańcuchów zawierających atomy srebra i fluoru poprzedzielanych ugrupowaniami zawierającymi bor i fluor. Także on wykazuje dwie niespotykane dotychczas cechy. Oddziaływania magnetyczne między najbliższymi atomami srebra są u niego rekordowo silne, tzn. przewyższają o około 25% te obserwowane dla związku miedzi, tlenu i strontu (dotychczas najsilniejsze).

Komentarz prof. Tomasza Dietla, Międzynarodowe Centrum Sprzężenia Magnetyzmu i Nadprzewodnictwa z Materią Topologiczną (MagTop)

„W postaci atomowej i w typowych związkach chemicznych srebro nie wykazuje własności magnetycznych – powłoka d zawiera 10 elektronów i nie posiada momentu magnetycznego. Ambicją prof. Wojciecha Grochali i jego współpracowników jest doświadczalne i teoretyczne poszukiwanie dwuwartościowych związków srebra, w których jeden z elektronów d uczestniczyłby w tworzeniu wiązań chemicznych, a więc powłoka d stawałaby się magnetyczna.

Ważnym wynikiem ostatnich prac zespołu prof. Grochali jest wykazanie, że w takich materiałach nie tylko srebro staje się magnetyczne, lecz także istnieje w nich niezwykle silne oddziaływanie antyferromagnetyczne, w wyniku którego sąsiednie momenty magnetyczne są skierowane w przeciwnych kierunkach.

W swoim wykładzie noblowskim Luis Néel, odkrywca antyferromagnetyzmu, twierdził, że materiały te są interesujące dla fizyków, ale – w przeciwieństwie do ferromagnetyków, z których budujemy magnesy – nie będą miały żadnych zastosowań praktycznych.

Dzisiaj wiemy, że Néel się mylił – dzięki oddziaływaniom antyferromagnetycznym pojawia się wysokotemperaturowe nadprzewodnictwo, są one niezwykle użyteczne w głowicach twardych dysków, a także – jak się spodziewamy 2 – będą służyły do przechowywania informacji w pamięciach nowej generacji.

Jestem przekonany, że osiągnięcia prof. Grochali przyciągną uwagę światowych ekspertów w dziedzinie nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego, dotychczas badanego w związkach miedzi, a także w dziedzinie dynamicznie rozwijającej się spintroniki antyferromagnetycznej.