Учёные из Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) совместно с научной командой разработали новый магнитный материал для использования в жёстких дисках и электронной технике, основаннй на соединениях бария, железа и марганца. Его промышленное изготовление возможно с минимальным числом технологических этапов, при этом регулировать магнитные и электрические характеристики можно посредством механического воздействия.
Итоги выполненного исследования опубликованы в журнале Results in Chemistry. Создание электронных устройств — это сложный многоэтапный процесс как с технической, так и с химической точек зрения.
Добавление каждого нового химического элемента или компонента устройства включает десятки и даже сотни стадий, что существенно усложняет производство и увеличивает стоимость конечного изделия, пояснили в ЮУрГУ. В эпоху повсеместного использования ноутбуков, персональных компьютеров, смартфонов и автомобилей с большим числом магнитных датчиков требуется множество материалов, изменяющих свои магнитные свойства под воздействием механики или электричества, поделилась старший научный сотрудник лаборатории кристаллического роста ЮУрГУ Светлана Гудкова.
Подобные материалы изготавливаются на основе ферритов — оксидов железа и других металлов, образующих кристаллическую решётку с одним измерением, значительно превосходящим другие два. Такие «продлинённые» решётки включают множество атомов, что обеспечивает возможность изменять состав, а следовательно и свойства, не разрушая исходную структуру.
Учёные ЮУрГУ совместно с коллегами из МФТИ, СПбГУ и Курчатовского института создали магнитный материал, представляющий собой бариевый феррит с частичной замещённостью железа марганцем для корректировки магнитных параметров. Помимо этого, они выявили, что внедрение марганца в феррит влияет также на электрические характеристики вещества.
Атомные оболочки ионов марганца и железа схожи, эти элементы находятся рядом в Периодической таблице химических элементов Дмитрия Менделеева, уточнили в университете.
Также оба металла способны существовать в различных степенях окисления и передавать друг другу электроны, изменяя при этом магнитные свойства материала. «В зависимости от количества внедрённых атомов марганца в структуру бариевого феррита изменяются его проводимость и магнитная восприимчивость.
Материалы, у которых магнитные свойства можно управлять с помощью электрического воздействия и наоборот, называют мультиферроиками. Наш разработанный материал является великолепным претендентом на роль нового мультиферроика», — пояснила эксперт.