Nanotechnologia

Niezwykłe właściwości nanopowłok lodu spinowego

512px-IceBlockNearJoekullsarlonCienie powłoki lody spinowego wykazują zaskakujące właściwości, które mogą pomóc w zastosowaniu prądu magnetycznego (ang. magnetricity), odpowiednika elektryczności wykorzystującego energię magnetyczną.

Grupa naukowców z London Centre of Nanotechnology we współpracy z badaczami z Oxfordu i Cambridge odkryła, wbrew oczekiwaniom, iż Trzecie Prawo Termodynamiki może zostać przywrócone w cienkich powłokach magnetycznego materiału nazywanego lodem spinowym.

W otaczającym nas świecie zawsze możliwe jest ochłodzenie jakiejkolwiek substancji, jednak wg naukowców istnieje limit tego, jak chłodne może być ciało, tzw. „zero absolutne”, wynoszące -273 stopnie Celsjusza. W temperaturze zera absolutnego entropia substancji (czyli miara stopnia nieuporządkowania atomów) także powinna wynosić zero. Koncepcja ta nosi nazwę Trzeciego Prawa Termodynamiki.

Najbardziej znanym wyjątkiem od tej reguły jest lód spinowy, w którym atomowe momenty magnetyczne lub „spiny”, pozostają nieuporządkowane w temperaturze zera absolutnego, co nadaje tej substancji unikalne właściwości, w szczególności tzw. „monopole magnetyczne”.

Ostatnio naukowcom udało się po raz pierwszy utworzyć cienkie powłoki lodu spinowego o grubości zaledwie kilku nanometrów. W temperaturze ok. pół stopnia powyżej zera absolutnego prawidłowa entropia lodu spinoweo zaczyna zanikać. Przy użyciu dyfrakcji promieni X na LCN naukowcy pokazali, że powłoki stają się lekko napięte na podłożu, co w efekcie powoduje zanik entropii.

Dr Laura Bovo, główna autorka dokumentu mówi: „Nasze odkrycie otwiera możliwości kontroli i manipulacji prądem magnetycznym i magnetycznymi monopolami na lodzie spinowym”, natomiast prof. Steve Bramwell dodaje: „To, że Trzecia Zasada Termodynamiki nie ma zastosowania do lodu spinowego jest bardzo interesującym zagadnieniem do rozważenia przez podstawową fizykę”.

Źródło artykułu:

http://www.azonano.com/news.aspx?newsID=29625

Źródło grafiki:

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:IceBlockNearJoekullsarlon.jpg