Atom-by-Atom Tekniğiyle İki Yeni Manyetik Malzeme Oluşturuldu

Araştırmacılar, bir bilgisayar modeli içindeki atom enerjisini, kararlılığını ve diğer etkileşimleri tahmin etmek için yazılımlar kullanarak 236.115 adet potansiyel olarak gelecek vadeden bileşikleri sadece 14 maddelik bir listeye indirdiler. Ayrıntılar haberimizde.

A- A+

02.05.2017 tarihli yazı 9534 kez okunmuştur.

Manyetizma Mıknatıs Malzeme Atom by Atom Bilgisayar Yazılım Bileşik

Artık manyetik malzemeler, atom-by-atom olmak üzere iki yeni mıknatıs türü oluşturmak için kullanılan bilgisayar modelleme teknikleriyle her zamankinden daha hızlı geliştirilebiliyor.

► İlginizi Çekebilir: Mıknatıslanma ve Manyetizma

Çalışmalara Bilgisayar Desteğiyle Hazırlanıldı

Buzdolabının üzerinde sık sık görsek de, genelde mıknatıs bulmak gerçekten zor. Duke Üniversitesi‘ne göre, bilinen inorganik bileşiklerin yalnızca % 5’i küçük bir manyetizma sergiliyor. Bu nedenle üniversitedeki ve İrlanda’nın başkenti Dublin’de yer alan Trinity College‘daki araştırmacılar yeni bir manyetik materyal bulmak yerine 236 bin 115 potansiyel madde listesini sentezledi.

Mıknatısların bir kısmı laboratuvar ortamında yapılıyor. Fakat ortaya çıkmaları, bilimin kendisinden ziyade rastgele gerçekleşiyor. Araştırmacılar, bu durumun önüne geçmek için bilgisayara yöneldi. Belirli yollarla düzenlenmiş üç farklı elementten oluşan ve Heusler alaşımı adı verilen bir malzeme sınıfı için farklı düzenlemelerde farklı moleküllerin denenmesine izin veren bir hesaplama modeli ile çalıştılar. Olası 55 elementin ve bu elementlerin atomik yapılarının göz önüne alınmasıyla da potansiyel bileşiklerin sayısı 236 bin 115 olarak hesaplandı. Bilgisayar üzerinden yürütülen ön çalışmada, araştırmacılar listeyi önce 22 sonra da 14 elemente düşürdü. Ardından laboratuvar ortamındaki deneyler için hazırlık yapıldı.

► İlginizi Çekebilir: Elektromanyetik Alan Gerçeği

Doktora öğrencisi Corey Oses, “Laboratuvarda yeni bir malzeme oluşturmak için bir yol bulmak zaman alabilir. Maddenin dengelenmesi için kısıtlama veya özel koşullar gerekebilir; ancak 14 tane elementin arasındaki seçim 200 binden daha iyidir,” dedi. Oses, üniversitenin makine mühendisliği ve Malzeme bilimi profesörü Stefano Curtarolo ile çalıştı ve Trinity College’daki Fizik Profesörü Stefano Sanvito‘ya beraber çalışmak için de başvurdu.

Gelecekte Bilimcilerin İlerleyişi İçin Çok Önemli Olacak

Elementlerin atomlarını tek tek birleştirerek çalışan ekip iki adet yeni materyal üretti. Birinci materyal Kobalt, Manganez ve Titanyum’dan (Co₂MnTi) oluşuyor. Manyetizma, endüstriyel uygulamalarda kullanılabileceğini düşünülen 938 K’lık (664°C) bir sıcaklığa sahip. İkincisi ise Manganez, Platin ve Paladyum (Mn₂PtPd) karışımından yapıldı. Materyal kendi manyetik alanını üretmese de bunlara kuvvetli tepki veren elektronlara sahip. Dolayısıyla bu da onu hard disklerde kullanılabilir kılıyor.

Curtarolo, “Bu yeni mıknatıslardan herhangi birinin gelecekte faydalı olup olmayacağının önemi yok. Varlıklarını hızla tahmin edebilme kabiliyeti bile büyük bir devrim ve bunlar gelecekte bilimcilerin ilerleyişi için çok önemli olacak” dedi. Oses ise yeni bilgisayar modellemesi sayesinde İtriyum ve Neodimyum gibi nadir toprak elementlerine bel bağlanmasına gerek kalmayacağını belirtiyor. Oses, “Birçok yüksek performanslı daimi mıknatıslar nadir toprak elementi içeriyor ve nadir toprak materyallerini, özellikle Afrika ve Çin’de bulunanları, edinmek pahalı ve zor olabilir. Nadir bulunan toprak malzemelerinden arındırılmış mıknatısların araştırılması, özellikle küreselleşmekten kaçınan dünya için kritik bir önem taşıyor,” dedi.

Kaynak:

► New Atlas
► Duke University