НАНОТЕХНОЛОГИЯ В БЛИЖАЙШЕМ ДЕСЯТИЛЕТИИ

Магнитные эффекты в наноструктурах

П. Аливисатос[4]

На рис. 1.3 представлен изящный пример того, что можно назвать продуктом естественной нанотехнологии (изображение получено на просвечивающем электронном микроскопе, ПЭМ). Существуют магнитотактические бакте­рии, обладающие внутренним «компасом», который направляет их движение в магнитных полях («компас» представляет собой соединенные в линию маг­нитные наночастицы).

Каждая частица имеет максимальный возможный размер, соответствую­щий отдельному магнитному домену (25 нм). Более крупные частицы имеют дефекты (типа стенок магнитного домена), понижающие их коэрцитивность. Внутри бактерии эти магнитные частицы самопроизвольно выстраиваются в цепочки, образуя компас, ориентация которого обеспечивает (при минималь­ной массе материала) для бактерии возможность располагаться вдоль силовых линий магнитного поля Земли.

Рис. 1.3. ПЭМ-изображение, выявляющее естественную нанотехнологию, которая реализуется магнитотактическими бактериями (magnetospirillum magnetotecticum, штамм MS-1). Цепь нанокристаллов (используемая этими бактериями для выбора направления движения) демонстрирует действие принципов скейлинга в природе, позволяющее бактериям с максимальной эффективностью использовать намагничи­вание [1] (© 1998 American Association for the Advancement of Science).

В нанотехнологии ученые могут многому научиться у природы. Например, у намагниченного образца время потери памяти о направлении намагниченно­сти экспоненциально зависит от объема. Поэтому нанокристаллы (например, частицы окиси железа размером несколько десятков нм) могут быть использо­ваны для создания быстродействующих магнитных устройств памяти, работа­ющих при комнатных температурах.