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科學家首次在實驗室使得金銀銅原子具有磁性

發(fā)布時間:2008-03-07 作者: 來源: 瀏覽:933

      據(jù)國外媒體報道,眾所周知,金、銀、銅的原子是不帶磁性的,它們永遠不會被磁鐵所吸引。但一個由多國科學家組成的研究小組近日稱,他們最近在實驗室首次成功地使得金、銀、銅原子也具有了磁性。

  通過一系列的研究,巴斯克大學研究人員與來自澳大利亞和日本的科研小組發(fā)現(xiàn),這種磁力似乎可以將金、銀和銅原子的尺度降低到納米尺度,并使原子被預(yù)先選定的有機物分子包圍。通過一系列復(fù)雜技術(shù),研究人員們使用基于粒子加速器和核技術(shù)的實驗系統(tǒng),首次清楚地展示出了原本非磁性的金、銀和銅原子中存在著磁性。研究發(fā)現(xiàn),即使周圍環(huán)境溫度變化顯著,這些納米粒子的磁力依舊是永久性的(類似鐵),這些納米粒子包括2納米大小的金(實驗中使用的)、銀和銅原子(本質(zhì)為非磁性)。

  此次研究的意義不僅局限于成功將這些非磁性小粒子奇跡般地轉(zhuǎn)化成為磁性納米粒子,事實上,這些納米粒子可被看作是目前我們所擁有的最微型的磁鐵。而且,這些原子的磁性不僅僅限于研究人員保持的環(huán)境溫度,即便當溫度高于環(huán)境溫度是也能保有這種磁性。這一研究工作向科學家們提出了一些新的問題,即到目前為止我們所接受的磁學是什么,同時,也為這些有趣的磁性粒子的應(yīng)用打開了一扇門。在近期出版的《納米快報》雜志上,科學家們將發(fā)表有關(guān)此次新發(fā)現(xiàn)的論文,文中表示,可以將這些磁性納米粒子用于疾病的診斷和治療,同樣也將對磁學的一些根本問題進行深入探討和研究。

  那為什么沒有磁金、磁銀和磁銅呢?為什么磁鐵可以把鐵塊吸引而吸引不了金銀銅呢?科學家們稱,這主要是由鐵、鈷、鎳等金屬的特性決定的,鐵、鈷、鎳或鐵氧體等物質(zhì)內(nèi)部的電子自旋可以在小范圍內(nèi)自發(fā)地排列起來,形成一個自發(fā)磁化區(qū),這種自發(fā)磁化區(qū)就叫磁疇。鐵磁類物質(zhì)磁化后,內(nèi)部的磁疇整整齊齊、方向一致地排列起來,使磁性加強,就構(gòu)成磁鐵了。磁鐵的吸鐵過程就是對鐵塊的磁化過程,磁化了的鐵塊和磁鐵不同極性間產(chǎn)生吸引力,鐵塊就牢牢地與磁鐵“粘”在一起了。我們就說磁鐵有磁性了。而金銀銅等金屬卻沒有這種特性,故而磁鐵吸引不了金銀銅,更不存在磁銅,磁金、磁銀了。

  科學家稱表示,物質(zhì)大都是由分子組成的,分子是由原子組成的,原子又是由原子核和電子組成的。在原子內(nèi)部,電子不停地自轉(zhuǎn),并繞原子核旋轉(zhuǎn)。電子的這兩種運動都會產(chǎn)生磁性。但是在大多數(shù)物質(zhì)中,電子運動的方向各不相同、雜亂無章,磁效應(yīng)相互抵消。因此,大多數(shù)物質(zhì)在正常情況下,并不呈現(xiàn)磁性。磁鐵的工作原理并不復(fù)雜,可以用一個形象的比喻來說明。上面所講的磁疇,我們可以把它想象成一個小圖釘。圖釘?shù)拿弊雍帽入娮拥男D(zhuǎn)軌道,而那個釘子就是磁疇所產(chǎn)生的磁場的方向。我們可以把所有的金屬內(nèi)部都想象成包含了無數(shù)的小圖釘?shù)模皇峭ǔG闆r下這些小圖釘?shù)闹赶蚴欠浅ks亂的。磁鐵與其它金屬則不同,它身體里面的圖釘是指向同一個方向的,因此所有的小磁場匯集在一起,形成了一個強大的磁場,普通的鐵也就變成了具有神奇魔力的磁鐵了。

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