Ученые из Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) вместе с научной командой разработали инновационный магнитный материал для жестких дисков и электронной техники, который основан на барии, железе и марганце. Производство этого материала может быть упрощено за счет малого количества технологических этапов, при этом регулировать его магнитные и электрические характеристики можно с помощью механического воздействия.
Итоги проведенного исследования опубликованы в журнале Results in Chemistry. Создание электронных устройств представляет собой сложный многоэтапный процесс как с технической, так и с химической стороны.
Введение каждого нового химического компонента в конструкцию устройства зачастую требует десятков или даже сотен шагов, что усложняет производство и увеличивает цену конечного продукта, поясняют в ЮУрГУ. В условиях широкого использования персональных ноутбуков, смартфонов и автомобилей с разнообразными магнитными датчиками возникает необходимость в материалах, способных изменять свои магнитные свойства под воздействием механических или электрических стимулов, поделилась старший научный сотрудник Лаборатории роста кристаллов ЮУрГУ Светлана Гудкова.
Для создания таких материалов обычно применяют ферриты — оксиды железа и дополнительных металлов, которые формируют кристаллическую решетку с ярко выраженной неодинаковой длиной одной из ее осей по отношению к двум другим. Эти «удлинённые» решетки включают большое число атомов, что позволяет эффективно изменять химический состав и, следовательно, свойства материала, не разрушая изначальную структуру.
Исследователи из ЮУрГУ совместно с коллегами из МФТИ, Санкт-Петербургского государственного университета и Института Курчатова создали магнитный материал на базе бариевого феррита, в который частично заменили железо на марганец для модификации магнитных характеристик. Они также установили, что добавление марганца влияет и на электрические параметры вещества.
В университете отметили, что электронные конфигурации ионов марганца и железа во многом схожи, поскольку оба элемента соседствуют в Периодической таблице Дмитрия Менделеева.
Кроме того, оба металла способны существовать в разных степенях окисления и обмениваться электронами, что воздействует на магнитные свойства материала. «В зависимости от количества атомов марганца, интегрированных в структуру бариевого феррита, изменяется его электропроводность и магнитная восприимчивость.
Материалы, у которых магнитные свойства контролируются электрическим воздействием и наоборот, называются мультиферроиками. Наш разработанный материал является перспективным кандидатом для этой категории», — прокомментировала специалист.