Исследование и разработка новых магнитных материалов, способных прийти на смену нынешним ферромагнетикам, начались в промышленности практически сразу после изобретения носителей информации, использующих эффект сохранения остаточной намагниченности.
Исследователи из Государственного Университета штата Огайо и Университета штата Юта сообщают, что наблюдали в полимерах интересную форму намагниченности, характеризующуюся фракталом. Имеется в виду, что форма сложных молекул полимера, состоящих из множества молекул мономера, напоминает очертания трехмерного фрактального множества.
Ранее в этом же году директором Центра Исследований Материалов Университета Огайо Артуром Эпштейном (Arthur Epstein) и профессором химии Университета Юты Джоелом Миллером (Joel Miller) было обнаружено явление индуцированного светом магнетизма (фотомагнетизма) в полимерах. Ученые экспериментировали с недавно открытыми материалами и считают, что открыли еще одну удивительную их особенность: в наноскопических масштабах намагниченность таких материалов имеет вид фрактального множества.
Не вдаваясь в подробности описания фракталов и фрактальных множеств, опишем их основное свойство, о котором идет речь: нечеткие границы, из-за которых в некоторой литературе фракталы называют объектами нецелой размерности. Если объем какого-либо тела можно вычислить, интегрируя в трехмерных координатах функцию, задающую его границы, то, конечно же, с точки зрения математики на эту функцию есть ограничения– она должна быть интегрируема. Для тел произвольной формы возможно задание кусочно-интегрируемой функции и вычисление объема сводится к интегрированию в тех интервалах, где существует первообразная. Проблема с фракталами заключается в принципиальной невозможности задания кусочно-интегрируемой функции, описывающей границы множества.
Тем не менее, для определения намагниченности вещества было бы нелишним знать объем участков, формирующих магнитное поле. Используя нецелые размерности, можно описать материал Эпштейна-Миллера, состоящего из цепочек тетрацианоэтилена или тетрафенилпорфирина марганца, как имеющий размерность 0,8 и 1,6. Эти размерности были получены моделированием материала в процессе остывания после намагничивания во внешнем электромагнитном поле и наблюдался фазовый переход: при температуре - 267°C намагниченность соответствовала размерности 0,8, а при температуре - 269°C – 1,6.
Фрактальная намагниченность связана с тем, что электроны, обладающие магнитным моментом (спином) и обуславливающие намагниченность материала, формируют своеобразные фрактальные кластеры с размытыми границами, намагниченность которых упорядочена. Каждый такой кластер может, теоретически, использоваться для хранения бита информации. А наблюдавшееся изменение намагниченности при уменьшении температуры, как считают ученые, связано еще с одним свойством фракталов: многократном повторении своей структуры при изменении масштабов. Уменьшение температуры в данном случае играло роль фактора, способствовавшего появлению новых фрактальных кластеров на границе уже имеющихся.