اکثر آهنرباها از عناصر میانه جدول تناوبی ساخته شده اند. اما فیزیکدانان اخیرا ویژگی های مغناطیسی را از عناصری کشف کرده اند که انتظارش را نداشتند. یکی از این عناصر اکسیژن است. ریکی اوجا[1] از دانشگاه آلتو فنلاند و همکارانش اولین مشاهده مغناطش دایمی را بین دو اکسید نانومغناطیس گزارش کرده اند.

فرومغناطیس معمول عناصری مانند آهن یا کبالت هستند که در آن ها اوربیتال 3d تا حدی توسط الکترون ها پر شده است. در شرایط خاص اسپین این الکترون های d می توانند هم جهت شوند و یک گشتاور مغناطیسی کلی به ماده بدهند. اگر چه کم تر معمول است اما عناصری که اوربیتال p پرنشده دارند، همانند اکسیژن؛ نیز می توانند جهتگیری اسپینی مشابهی داشته باشند. این آرایش اوربیتالی «غیر d» را فرومغناطیس d0 می نامند.

در پژوهش های قبلی، فرومغناطیس d0 در اکسیدهای آلاییده و اکسیدهای با ناخالصی دیده شده است. این گروه تصمیم گرفت که به دسته ای دیگر از ترکیبات اکسیژن یعنی پروسکایت[2] ها نگاه کند. ساختار مکعبی یکتای این مواد گاهی باعث ویژگی هایی جذاب همانند مقاومت مغناطیسی یا فروالکتریسیته می شود. برای تولید فرومغناطیس، این گروه ترکیبات دو پروسکایت معمول را مطالعه کردند: SrTiO₃ به همراه یکی از KNbO₃، NaNbO₃ یا KTaO₃. در شرایط وِیژه، الکترون های روی اوربیتال d فلز یا حفره های الکترونی روی اوربیتال های p اکسیژن، در لایه دو بعدی بین اکسیدها محبوس می شوند. پژوهشگران با شبیه سازی رایانه ای نشان دادند که  لایه حفره مانندمی تواند از حفره های الکترونی، جهتگیری اسپینی تولید کند. از دید تجربی این گروه برای چندین ترکیب اکسیژن، حلقه های پسماند فرومغناطیس را در دمای اتاق گزارش کرده است.

منبع:

Oxides Combine to Create Magnets, Michael Schirber, APS Physics: synopsis, 20 September 2012, link

مرجع:

d⁰ Ferromagnetic Interface between Nonmagnetic Perovskites, R. Oja, M. Tyunina, L. Yao, T. Pinomaa, T. Kocourek, A. Dejneka, O. Stupakov, M. Jelinek, V. Trepakov, S. van Dijken, and R. M. Nieminen, Phys. Rev. Lett. 109, 127207 (2012), link