Учёные из Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) разработали инновационный магнитный материал на основе бария, железа и марганца, предназначенный для использования в жёстких дисках и электронной технике. Изготовление этого материала на промышленных предприятиях возможно с минимальным числом технологических операций, а изменение его магнитных и электрических характеристик может осуществляться путём механического воздействия.
Результаты выполненного исследования опубликованы в журнале Results in Chemistry. Процесс создания электронных устройств включает множество этапов как с технологической, так и с химической сторон.
В ЮУрГУ отметили, что внедрение каждого компонента или химического элемента в прибор обычно требует десятков или даже сотен стадий, что значительно усложняет производство и ведёт к росту стоимости конечной продукции. В современном мире, где широко используются ноутбуки, смартфоны и автомобили с множеством магнитных сенсоров, особенно востребованы материалы, способные изменять свои магнитные свойства под воздействием механического или электрического воздействия, подчеркнула старший научный сотрудник Лаборатории кристаллообразования ЮУрГУ Светлана Гудкова.
Подобные материалы изготавливаются из ферритов — это железооксиды и другие оксиды металлов, которые формируют кристаллическую решётку с различной длиной одной из осей по сравнению с двумя другими. Такие «продолговатые» решётки включают множество атомов, что позволяет по-разному изменять их состав и, как следствие, свойства, не нарушая структуру исходного материала.
Коллектив учёных ЮУрГУ совместно с исследователями из МФТИ, Санкт-Петербургского государственного университета и Института Курчатова создали магнитный феррит, основанный на барии с частичным замещением железа на марганец, что позволило изменить его магнитные параметры. При этом они выяснили, что добавление марганца также влияет на электрические свойства полученного вещества.
В университете подчеркнули, что ионы марганца и железа имеют схожие электронные оболочки и занимают соседние позиции в Периодической системе Д. Менделеева.
Кроме того, оба металла могут существовать в разных степенях окисления и обмениваться электронами между собой, что в итоге сказывается на магнитных характеристиках материала. «В зависимости от количества атомов марганца, внедрённых в структуру бариевого феррита, изменяются его проводимость и магнитные свойства,» — прокомментировали специалисты.
Материалы, у которых магнитные свойства регулируются электрическим воздействием и наоборот, называют мультиферроиками. «Наш разработанный материал является перспективным образцом нового мультиферроика,» — отметила научный сотрудник.