Strângeți suficient de tare un cristal de oxid de mangan și se schimbă de la un izolator electric la un metal conductor. Într-un raport publicat online săptămâna aceasta de revista Nature Materials, cercetătorii folosesc modelarea computațională pentru a arăta de ce se întâmplă acest lucru.

Nature Materials

Rezultatele reprezintă un avans în modelarea computerizată a acestor materiale și ar putea arunca o lumină asupra comportamentului mineralelor similare aflate în adâncul Pământului, a declarat Warren Pickett, profesor de fizică la UC Davis și autor al studiului.

Oxidul de mangan este magnetic dar nu conduce electricitatea în condiții normale din cauza interacțiunilor puternice dintre electronii care înconjoară atomii din cristal, a spus Pickett. Dar sub presiuni de aproximativ un milion de atmosfere (un megabar), oxidul de mangan trece la o stare metalică.

Pickett și colegii Richard Scalettar de la UC Davis, Jan Kunes de la Universitatea Augsburg, Germania, Alexey Lukoyanov de la Universitatea Tehnică de Stat din Ural, Rusia și Vladimir Anisimov de la Institutul de Fizică a Metalelor din Ekaterinburg, Rusia, au construit și au rulat modele de calcul ale oxid de mangan.

Folosind modelul, cercetătorii au reușit să testeze diferite explicații pentru tranziție și să identifice mecanismul microscopic responsabil. Au descoperit că atunci când atomii sunt forțați împreună sub presiune ridicată, proprietățile magnetice ale atomilor de mangan devin instabile și se prăbușesc, eliberând electronii pentru a se deplasa prin cristal.

Oxidul de mangan are proprietăți similare cu oxidul de fier și silicații (oxizi de siliciu), care alcătuiesc o parte majoră a scoarței și mantei Pământului. Înțelegerea modului în care aceste materiale se comportă sub presiuni enorme în adâncurile subterane ar putea ajuta geologii să înțeleagă interiorul Pământului, a spus Pickett.

Lucrarea a fost publicată în februarie. 3 în ediția online a revistei Nature Materials.