Metal, który prawie nie rozszerza się gdy rośnie temperatura

Zmieniając swój rozmiar jedynie o około jedną dziesięciotysięczną procenta na Kelwin w zakresie temperatur przekraczającym 400 Kelwinów materiał zwany magnesem pirochlorowym opracowany przez badaczy z Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu oraz Uniwersytetu Nauki i Technologii z Pekinu, jest rekordowym osiągnięciem w tej dziedzinie poszukiwań.

Stop, o którym mowa w publikacji na łamach „National Science Review” składa się z cyrkonu, niobu, żelaza i kobaltu. Zespół badawczy przeprowadził skomplikowane symulacje komputerowe, które pozwoliły na analizę zachowania materiałów magnetycznych na poziomie atomowym w warunkach podwyższonej temperatury. Okazało się, że efekt ten wynika z pewnych zmian stanu elektronów wraz ze wzrostem temperatury, co powoduje zmniejszenie uporządkowania magnetycznego w materiale i kompensuje zwykłą rozszerzalność cieplną.

Zachowanie magnesu pirochlorowego pod wpływem zmiany temperatury ma związek z faktem, że nie ma idealnej struktury sieci, która zawsze powtarza się dokładnie w ten sam sposób. Skład materiału nie jest taki sam w każdym miejscu, jest niejednorodny. Niektóre obszary zawierają nieco więcej kobaltu, inne nieco mniej. Różne podsystemy różnie reagują na zmiany temperatury. Pozwala to na zbalansowanie materiału w taki sposób, że ogólna rozszerzalność temperaturowa jest prawie dokładnie zerowa. Nowy materiał ma potencjał w zastosowaniach, w których trzeba się mierzyć z ekstremalnymi wahaniami temperatury lub w precyzyjnych technikach pomiarowych, czyli w lotnictwie, kosmonautyce lub w precyzyjnych komponentach elektronicznych.

Źródło: phys.org, Fot. Adobe Stock

Mirosław Usidus