Ny kristallstruktur upptäckt hos järn

Genom experiment med röntgenspridning har forskare kunnat identifiera en ny kristallsymmetri i järn. Den nya fasen av järn visade sig ha en tetragonal kristallstruktur istället för den vanliga kubiska formen.

Denna nya järnsymmetri uppstod i ett gränsskikt mellan magnesiumaluminiumoxid (MgAl₂O₄) och ett tunt lager av järn, vilket bildades genom en process kallad sputtring. Sputtring innebär att järnatomer tas bort från en järnkälla med hjälp av gasplasma och riktas mot ett substrat där de börjar bilda kristaller.

Teoretiska beräkningar stödjer dessa observationer och visar att den nya järnsymmetrin kan uppstå om kristallerna som byggs upp på underlaget är extremt tunna, endast några få Ångström (0,0000000001 m) i tjocklek.

Den nya järnfasen har magnetiska egenskaper som skiljer sig markant från vanligt järn. Den uppvisar ett mindre magnetiskt moment och en betydligt lägre temperatur för magnetisk ordning, det vill säga den temperatur vid vilken järn blir magnetiskt. För denna nya fas ligger ordningstemperaturen på 127 grader Celsius, jämfört med 770 grader Celsius för vanligt järn.

– Syftet med experimentet var att skapa en så perfekt järnkristall som möjligt. Det lyckades vi med, men det oväntade var att den nya kristallstrukturen som bildades vid gränsskiktet visade sig ha helt annorlunda magnetiska egenskaper än vad vi hade förväntat oss, säger Gunnar Pálsson, universitetslektor vid institutionen för fysik och astronomi.

– Denna kunskap är viktig att ha med sig vid framställningen av nya typer av komponenter som innehåller tunna järnlager, eftersom de kan uppvisa nya magnetiska egenskaper, säger Vassilios Kapaklis, professor i materialfysik.

Camilla Thulin