Если кристалл оксида марганца сильно сжать, он из диэлектрика превращается в проводящий металл. В работе, опубликованной в журнале «Nature Materials», ученые используют компьютерное моделирование, чтобы объяснить, почему это происходит.
Эти результаты могут пролить свет на поведение похожих минералов, которые находятся в земных недрах, объясняет автор исследования Уоррен Пикетт (Warren Pickett), профессор физики из Калифорнийского университета в Дэвисе (UC Davis).
Оксид марганца – это магнитный материал, который в обычных условиях не проводит электричество из-за сильного взаимодействия электронов, находящихся рядом с атомами в этом кристалле. При давлении около миллиона атмосфер (или мегабар) оксид марганца переходит в металлическое, проводящее состояние.
Коллеги Пикетта из разных институтов - Ричард Скаллетар (Richard Scalettar, UC Davis), Ян Кунес (Jan Kunes, the University of Augsburg, Germany), Алексей Лукоянов (Уральский государственный технический университет), Владимир Анисимов (Институт физики металлов, Екатеринбург) - помогли ученому создать компьютерную модель происходящего и проверить ее.
С помощью модели исследователи проверили разные варианты этого превращения и выявили его истинный механизм. При таком экстремальном давлении магнитное состояние атомов марганца становится неустойчивым, что приводит к высвобождению электронов, которые начинают перемещаться по кристаллу.
Такими же свойствами как у оксида марганца, наделены оксиды железа и силикатов (оксидов кремния), которые составляют основную часть земной коры и мантии планеты. Если мы разберемся, как эти материалы ведут себя при высоком давлении глубоко под Землей, то поможем геологам понять, как устроена Земля, говорит Пикетт.
