Учёные Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) в составе исследовательской группы разработали новый магнитный материал на основе бария, железа и марганца, предназначенный для использования в жестких дисках и электронной технике. Изготовление данного материала в промышленных масштабах может быть выполнено с минимальным числом технологических этапов, а параметры магнитных и электрических характеристик регулировать посредством механического воздействия.
Итоги их работы опубликованы в журнале Results in Chemistry. Создание электронных устройств является многоэтапным процессом как с технологической, так и с химической стороны.
Введение каждого нового химического элемента или компонента в состав устройства требует десятков или сотен этапов, что усложняет технологию и увеличивает стоимость конечного продукта, отметили в ЮУрГУ. В современную эпоху широкого распространения ноутбуков, смартфонов и автомобилей с множеством магнитных сенсоров существует большой спрос на материалы, способные изменять свои магнитные свойства под воздействием механических или электрических факторов, пояснила старший научный сотрудник Лаборатории кристаллов ЮУрГУ Светлана Гудкова.
Данные материалы создаются из ферритов — оксидов железа и других металлов, которые формируют кристаллические решётки с заметным удлинением одной из осей по отношению к двум другим. Такие условно «удлинённые» решётки включают большое количество атомов, что позволяет варьировать химический состав и, соответственно, свойства без разрушения основной структуры.
Учёные ЮУрГУ совместно с коллегами из МФТИ, Санкт-Петербургского государственного университета и Курчатовского института синтезировали магнитный материал на основе бариевого феррита с частичной заменой железа марганцем, что позволило модифицировать магнитные характеристики. Кроме того, они установили, что добавление марганца в феррит оказывает влияние и на электрические свойства полученного вещества.
Поскольку электронные оболочки ионов железа и марганца весьма похожи, а эти элементы находятся рядом в таблице Менделеева, они легко заменяют друг друга, отметили в университете.
Помимо этого, оба металла могут существовать в различных степенях окисления и обмениваться электронами, что приводит к изменениям магнитных характеристик материала. «В зависимости от доли внедрённого марганца в структуру бариевого феррита меняются и проводимость, и магнитная чувствительность материала.
Если магнитные свойства можно контролировать с помощью электрического поля и наоборот, такие материалы называют мультиферроиками. Наш материал является перспективным кандидатом для применения в качестве нового мультиферроика», — пояснила исследователь.