Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Ученые научились настраивать свойства магнитов с помощью марганца
Коллектив российских ученых синтезировал гексаферрит бария со степенью замещения марганцем, изменяющейся в широком диапазоне. Была реализована масштабная программа исследований полученных образцов. Изучен механизм замещения и определена реальная брутто-формула соединения.
Результаты работы опубликованы в журнале Results in Chemistry и внесут вклад в развитие кристаллохимии ферритовых материалов. Ферритами называют сложные оксиды на основе железа разной валентности. В зависимости от состава и строения ферриты подразделяют на типы, в частности выделяют гексаферриты М-типа. Элементарная ячейка кристаллической решетки таких соединений имеет форму шестиугольной призмы, образованной 64 атомами, в их числе — 24 атома железа в пяти кристаллографических позициях. Эти материалы способны длительное время сохранять намагниченность, плохо проводят электрический ток, устойчивы к термическому воздействию и коррозии.
Благодаря вышеперечисленному гексаферриты нашли широкое практическое применение. В середине XX века их начали использовать в промышленности и быту как постоянные магниты. Позже они стали незаменимыми компонентами электроники: носителями информации и рабочими элементами устройств беспроводной связи.
полученные методом сканирующей электронной микроскопии. Марганец-замещенный гексаферрит бария синтезирован из реакционной смеси с массовой долей монооксида марганца (%): 3,08 (a), 6,19 (b), 9,32 (c), 12,47 (d) / © Gudkova S. A. et al., Results in Chemistry
Сейчас для разработки передовых технологий нужны материалы с заданными свойствами. Научное сообщество интересуют возможности изменения эксплуатационных характеристик соединений при допировании, то есть введении в кристаллическую структуру различных элементов путем замещения либо внедрения. Гексаферриты — перспективная матрица для химического дизайна материалов.
О природе и причинах некоторых механизмов замещения отсутствовали общепринятые представления, поэтому коллектив российских ученых исследовал особенности замещения марганцем других атомов в составе гексаферрита бария. Чтобы синтезировать образцы, ученые смешивали и измельчали в агатовой ступке до однородного состояния карбонат бария и оксиды трехвалентного железа и двухвалентного марганца. Массовую долю последнего в реакционной смеси варьировали в диапазоне от 3,08 до 12,47%. Затем компоненты в течение пяти часов подвергали термообработке при 1275 °C. Указанное значение температуры, найденное опытным путем, является оптимальным. Полученные керамические материалы исследованы методами микроскопии и спектроскопии, а также проведен их рентгенофазовый анализ.
Поверхность материалов ученые изучили с помощью сканирующего электронного микроскопа. Прибор имеет высокое разрешение за счет регистрации сигналов, которые возникают при подаче на изучаемый объект пучка электронов, сфокусированных электромагнитным полем. На увеличенных изображениях видна зависимость: с повышением содержания марганца агломераты поверхностного слоя укрупняются. В концентрационном интервале допанта зафиксировано изменение размера частиц в пять раз: от 1 до 5 мкм (рисунок 2). Эксперименты показали, что причина этому — окисление двухвалентного марганца в составе реакционной смеси до трехвалентного.
Используя рентгеновский дифрактометр, ученые исследовали строение кристаллов. Рассеивание рентгеновских лучей электронной оболочкой атомов изучаемых соединений позволило наблюдать дифракционную картину. Расположение и ширина пиков на ней показали, что все образцы однофазные и имеют кристаллическую структуру, как у природного минерала магнетоплюмбита. Было установлено, что при допировании происходит незначительное изменение параметров кристаллической решетки, что, вероятно, вызвано отличиями значений ионных радиусов железа (0,67 Å) и марганца (0,72 Å).
Работая на инфракрасном спектрометре в диапазоне длин волн от 2,5 до 25,0 мкм, ученые идентифицировали химические связи в кристалле. Метод основан на способности функциональных групп избирательно поглощать электромагнитное излучение в инфракрасной области спектра. Анализ данных показал, что образцы содержат железо и марганец в двух степенях окисления: +2 и +3. Из-за увеличения числа ионов с меньшим положительным зарядом закон электронейтральности в системе не выполняется. Отклонение от него способствует появлению кислородных вакансий — так называемых дырок в местах выхода кислорода из кристаллической решетки.
«Мы выявили два механизма замещения при допировании гексаферрита бария,— пояснила Светлана Гудкова, заместитель заведующего лабораторией полупроводниковых оксидных материалов МФТИ. — Позицию бария в кристаллической решетке занимает ион железа или марганца с зарядом +2 либо на место трехвалентного железа встает марганец такой же валентности».
«Было установлено, что в замещенном гексаферрите бария ионы железа и марганца находятся в различном состоянии, это позволило уточнить брутто-формулу соединения и взаимосвязь между его структурой и свойствами,— подытожил Денис Винник, заведующий лабораторией полупроводниковых оксидных материалов МФТИ.— Пользуясь накопленными данными, можно целенаправленно выбирать реакционные составы для синтеза ферритов с заданными характеристиками».
Telegram 
Дзен 
VK Ученые Центра исследований интеллекта и когнитивного благополучия НИУ ВШЭ провели первый систематический анализ научных работ, посвященных особенностям восприятия эмоций по движениям при аутизме. Анализ показал, что различия между аутичными и неаутичными людьми во многом зависят от того, как именно устроен эксперимент и какие задачи предлагаются участникам.
В разрыве протопланетного диска звезды WISPIT 2 ученые разглядели зарождающуюся планету. Это уже второй гигант в этом формирующемся «семействе», что делает его крайне похожим на молодую Солнечную систему.
Затонувшая советская подлодка «Комсомолец» продолжила выбрасывать радионуклиды в океан спустя 30 лет
Новое исследование о последней экспедиции к затонувшей атомной субмарине подтвердило локальную утечку радиации после 30 лет регулярного мониторинга. В 2019 году роботизированный аппарат опустился на дно и напрямую зафиксировал выбросы опасных изотопов из разрушенного реактора. Радиоактивные элементы неизбежно продолжили попадать во внешнюю среду, хотя их малое количество моментально разбавлялось.
В разрыве протопланетного диска звезды WISPIT 2 ученые разглядели зарождающуюся планету. Это уже второй гигант в этом формирующемся «семействе», что делает его крайне похожим на молодую Солнечную систему.
Арахнологи описали новый вид пауков, который копирует облик мертвой особи, пораженной паразитическим грибом, чтобы хищники меньше обращали на него внимание. В природе такой гриб заражает хозяина и воздействует на его нервную систему, после чего заставляет подниматься на возвышенность, откуда легче распространять споры. Открытие расширит представления ученых о мимикрии у животных.
Итальянские исследователи доказали, что за столетие до знаменитого извержения Везувия, во время осады Помпеев армией римского полководца Луция Корнелия Суллы в I веке до нашей эры, город обстреливали из полибола — скорострельного оружия эпохи Античности.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
За 10 лет лежания в почве сигаретные фильтры не растворились, а лишь замаскировались под грязь. Их пластиковые волокна распались на микрочастицы, намертво склеились с минералами и превратились во вторичный микропластик. Более того, на пятом году гниения мусор начал отравлять землю с новой силой.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно