Учёные Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) разработали новый магнитный материал для жёстких дисков и электронной техники, в основе которого лежат барий, железо и марганец. Производство данного материала не требует сложных технологических процессов, а изменение магнитных и электрических характеристик можно осуществить путем механического воздействия.
Итоги работы опубликованы в журнале Results in Chemistry. Создание электронных устройств представляет собой сложный многоступенчатый процесс как с химической, так и с технологической сторон.
Каждое добавление нового химического элемента или компонента в устройство обычно требует множества этапов, что значительно усложняет изготовление и увеличивает стоимость конечного изделия, поясняют в ЮУрГУ. В современную эпоху широкого использования ноутбуков, смартфонов и автомобилей с многочисленными магнитными сенсорами возникает высокая потребность в материалах, способных менять магнитные свойства под воздействием электрических или механических факторов, рассказала старший научный сотрудник Лаборатории кристаллического роста ЮУрГУ Светлана Гудкова.
Подобные материалы изготавливают на основе ферритов — оксидов железа и других металлов, образующих кристаллическую структуру с одним из размеров, значительно отличающимся от двух остальных. Такие «удлинённые» решётки содержат большое количество атомов, что предоставляет возможность изменять состав и свойства материала без разрушения основной структуры.
Сотрудники ЮУрГУ совместно с коллегами из МФТИ, СПбГУ и Курчатовского института разработали магнитный материал на основе бариевого феррита, частично заменив железо марганцем для регулировки его магнитных характеристик. При этом они выяснили, что добавление марганца также влияет на электрические свойства вещества.
Ионы марганца и железа имеют схожие электронные оболочки, поскольку эти элементы находятся рядом в таблице Менделеева, добавили в университете.
Более того, оба металла могут проявлять различные степени окисления и обмениваться электронами, что ведёт к изменению магнитных свойств материала. «В зависимости от количества внедрённого марганца в кристаллическую решётку бариевого феррита, проводимость и магнитная восприимчивость материала изменяются,» — пояснили исследователи.
Материалы, свойства магнитности которых можно контролировать электрическим воздействием и наоборот, называют мультиферроиками. «Наш материал является перспективным кандидатом на роль нового мультиферроика,» — заключила специалист.