I mange år har en gruppe forskere ved Norges geologiske undersøkelse (NGU) gransket magnetiske egenskaper i mineraler helt nede på nanonivå.
Tidlig avslørte de spesielle særtrekk i blant annet den vanligste norske bergarten gneis.
Til tross for at hver enkelt magnet bare er noen få nanometer stor, er magnetismen så sterk og stabil at steinen så å si kan huske når den er født, for mer enn en milliard år siden.
Stabil i steiner
- Årsaken er at et lite lag av mineralet ilmenitt posisjonerte seg i en bestemt retning inne i det magnetiske mineralet hematitt da bergarten i sin tid ble dannet, sier forsker Karl Fabian ved NGU.
- På nanonivå ser vi at denne magnetismen holder seg stabil selv om steinen i millioner av år er blitt utsatt for forskjellig trykk, temperatur og stråling, sier Fabian.
Han ønsket , sammen med kolleger ved NGU og NTNU, å etablere et nytt bevis på denne sammenhengen. For første gang ble det avanserte Dresden High Magnetic Field Laboratory i Tyskland brukt til geologiske målinger.
Magnetiske avvik
- Men la oss trekke opp det store lerretet først, sier Fabian.
- Magnetiske målinger i jordoverflaten er viktige for å avdekke geologiske strukturer og mulige mineralforekomster. Avvikene fra den magnetiske normalen – eller anomaliene - kan gi ledetrådene. Men hva er årsaken til de store avvikene?
Forskere har tidligere avslørt at svaret er en magnetisk egenskap, lamell-magnetisme, som dannes på flaten mellom et lager av mineralet ilmenitt i en hematitt-krystall i selve bergarten.
- Nå prøver vi å framstille og karakterisere tilsvarende egenskaper syntetisk. Arbeidet kan kanskje danne grunnlaget for et superrobust langtidsminne i for eksempel IT- eller elektronikkindustrien, forteller Fabian.
I Dresden ville de norske forskerne teste både lamell-magnetisme i bergartene, og nanostrukturer i de syntetiske materialene.
Men i kofferten på veg til det tyske laboratoriet - med europisk rekord i måling av feltmagnetisme - hadde forskerne i tillegg med seg en akademisk gåte:
Annonse
- En prøve fra Modum nær Kongsberg har vist alle egenskapene som tyder på lamell-magnetisme. Vi vet at materialet inneholder hematitt, men til tross at vi har prøvd avanserte metoder, har vi aldri kunnet dokumentere at prøven virkelig inneholder ilmenitt.
- Hvis prøven ikke inneholder ilmenitt, må det finnes andre mekanismer som gir de samme merkelige magnetiske egenskapene. Men det mente vi var usannsynlig, sier Fabian.
Gåten ble løst.
- Etter en uke med spennende og suksessfulle målinger, er vi nå i ferd med å evaluere resultatene. Eksperimentene bekreftet lamell-magnetisme fullstendig.
- I tillegg fant vi bevis for at det er ilmenitt i Modum-prøven. Samtidig har vi fått mye verdifull informasjon om nanostrukturene i våre syntetiske bergarter, forteller forsker Fabian.