Диалоги (июнь 2003 г.)

Когда начали делать эксперименты, обнаружили, что, в общем-то, всё укладывается хорошо в теорию Луи Нееля. Но когда начали экспериментировать с ещё более мелкими, нанометровыми частицами, обнаружили интересный факт. Оказалось, что действительно, она идёт по Неелю, но когда мы приходим к низким температурам, порядка Кельвина, оказывается, что скорость становится постоянной и при дальнейшем понижении температуры не меняется. Это удивительный факт. Довольно быстро была выдвинута идея, что здесь мы имеем дело с макроскопическим квантовым туннелированием намагниченности частицы.

А.Г. Макроскопическим?

А.З. Да, магнитный момент всей частицы, макроскопический, он туннелирует как целое. Это напоминает, помните, кота Шрёдингера. Так вот эта частица, этот магнитный момент как целое, он переходит в другое состояние. Удивительный факт.

А.Г. То есть этот туннельный эффект, по сути дела – макроскопический?

А.З. Макроскопический, да. Конечно, это колоссально интересная штука, но не все физики согласились с этой идеей. Возражали, что частицы очень различны по размерам, дисперсия размеров есть. Поэтому скорости, размагничивая в разных частицах, тоже будут сильно различаться. И тут, в общем, можно всё что угодно получить. То есть возник тупик некий.

Но оказалось так, что параллельно с этим экспериментом появился новый интересный объект в суперпарамагнетизме. Это магнитные молекулы. Вот они здесь показаны. Магнитные молекулы – это органические молекулы, в которых имеются магнитные ионы. То есть это тоже, можно сказать, магнит, но на молекулярном уровне. И в отличие от магнитных частиц, тут они все калиброваны, так сказать, от Бога размер задан. И поэтому, если работать с такими объектами, уже никаких проблем с размером не возникает.

Итальянцы из Флоренции под руководством профессора Гаттески, они такие материалы синтезировали, ну, и конечно, физики их сразу подхватили, Mn-12, вот это нижняя левая молекула. И её взяли как основную и модельную, и на ней провели эксперименты. Эти эксперименты буквально несколько лет тому назад были сделаны. Сделаны они были в Гренобле и Нью-Йорке. И они, эти эксперименты, полностью доказали, что, действительно, здесь мы имеем дело с макроскопическим тунеллированием намагниченности. Вот это ответ на ваш вопрос. Электроны там только квантовыми свойствами обладают или в целом весь кластер? Вот здесь оказывается, что весь кластер проявляет квантовые свойства.

А.Г. А какими свойствами в данном случае обладает барьер?

А.З. Это хороший вопрос. Барьер, это фактически магнитная анизотропия, но в молекуле. И вот, молекула марганец-12, это действительно молекулярный магнит, она обладает петлёй гистерезиса, то есть у неё имеется анизотропия. То есть это магнит на молекулярном уровне. И вот это интересно и с практической точки зрения. Поскольку это магнит на молекулярном уровне, то мы можем использовать его для записи информации, т.е. одну молекулу. Конечно, эта идея очень простая, она появилась совсем недавно в «Нью-Йорк таймс», американские физики, её запустили. Сумасшедшая плотность, конечно. Она на четыре порядка больше, чем плотности современных магнитных дисков и так далее. Но идея, честно говоря, слишком сырая, слишком много трудностей, проблем на этом пути.

К.З. То есть управление.

А.З. Не только управление. Это хранение информации, низкая температура нужна и так далее. Но в целом идея здравая и она, конечно, не только у американцев, она и во всех лабораториях обсуждалась. Только американцы её смело подали в газету.

Но понятно сейчас, что нужно делать крупные молекулы для того, чтобы организовать эту систему. А для того чтобы сделать крупную молекулу, надо знать, как устроены молекулы внутри, какие там взаимодействия и так далее.

А.Г. То есть речь идёт уже не о синтезе органических молекул, которые обладают этими свойствами, а о создании некой молекулы.

А.З. О создании новых молекул, да. То есть надо разобраться с этими взаимодействиями. И вот я вам сейчас могу рассказать про эксперименты, которые мы провели сравнительно недавно с этими молекулами. Основная идея их была – полностью намагнитить эту молекулу. Она так сложно устроена, что для этого нужны поля порядка миллионов гаусс. Это большая проблема. Но оказалось, в России такие поля есть. И они есть в Арзамасе-16, в Сарове – это федеральный ядерный центр. Они были созданы тогда, когда Сахаров ещё там работал. Он был создателем этих полей. Потом академик Павловский подхватил это дело, и сейчас они сохранились.