Лёгкий и необычный - ученые представили инновационный магнит нового поколения

Ученые из Южно-Уральского государственного университета разработали новый магнитный материал для использования в жестких дисках и электронной технике, созданный на основе бария, железа и марганца. Производство данного материала не требует большого количества технологических этапов, а его магнитные и электрические характеристики можно контролировать с помощью механического воздействия.

Отчет по проведенному исследованию опубликован в журнале Results in Chemistry. Процесс создания электронных устройств включает множество этапов как с технической, так и с химической точек зрения.

Введение каждого дополнительного химического элемента или компонента в устройство проходит через десятки и сотни этапов, что значительно усложняет производство и увеличивает стоимость конечного продукта, пояснили специалисты ЮУрГУ. В современном мире, где повсеместно используются ноутбуки, смартфоны и автомобили с разнообразными магнитными датчиками, востребованы материалы, способные изменять свои магнитные характеристики под воздействием механических или электрических факторов, рассказала старший научный сотрудник Лаборатории роста кристаллов ЮУрГУ Светлана Гудкова.

Подобные материалы производятся из ферритов — оксидов железа и других металлов, формирующих кристаллическую структуру с явно выраженной анизотропией по длине одной из осей относительно двух остальных. Такие «удлинённые» решетки включают большое число атомов, что обеспечивает возможность изменять химический состав и свойства материала без разрушения исходной кристаллической матрицы.

Группа исследователей ЮУрГУ совместно с коллегами из МФТИ, СПбГУ и Курчатовского института создала магнитный материал на основе бариевого феррита, в котором часть железа заменена марганцем для получения новых магнитных свойств. Также им удалось установить, что введение марганца влияет не только на магнитные, но и на электрические характеристики вещества.

Как отметили в университете, электронные конфигурации ионов марганца и железа схожи, поскольку эти элементы находятся рядом в Периодической таблице Д. Менделеева.

Кроме того, оба металла способны существовать в различных степенях окисления и передавать электроны друг другу, что приводит к изменению магнитных свойств материала. «В зависимости от количества атомов марганца, внедренных в структуру бариевого феррита, материал проявляет разную электропроводность и магнитную восприимчивость», — пояснили ученые.

Материалы, которыми можно управлять с помощью электрического поля, изменяя их магнитные свойства, и наоборот, называют мультиферроиками. По мнению специалистов, созданный ими материал является перспективным кандидатом для применения в качестве нового мультиферроического соединения», — добавила исследователь.