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 Крупные травоядные утконосые майазавры известны своим развитым социальным поведением. Они жили семьями и строили гнезда для своих детенышей. Даже название вида переводится с греческого языка как «ящер — хорошая мать». Исследование окаменелых зубов майазавров показало, что они выращивали детенышей совсем не так, как это считалось типичным для животных глубокой древности.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
Десятого мая 1940 года вермахт пришел в движение. Через 42 суток англо-французские армии были разгромлены, а Франция капитулировала. Как это произошло, ведь союзники имели больше солдат, танков и пушек, чем немцы? В СССР причиной посчитали нежелание французов воевать, немцы же, говорили советские военные, не внесли в стратегию ничего нового. Реальность была строго обратной: разгром Франции был новым словом в войне, и такой же сценарий Гитлер применил против СССР через год. Что именно произошло и отчего советское руководство не смогло осознать случившееся?
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
Десятого мая 1940 года вермахт пришел в движение. Через 42 суток англо-французские армии были разгромлены, а Франция капитулировала. Как это произошло, ведь союзники имели больше солдат, танков и пушек, чем немцы? В СССР причиной посчитали нежелание французов воевать, немцы же, говорили советские военные, не внесли в стратегию ничего нового. Реальность была строго обратной: разгром Франции был новым словом в войне, и такой же сценарий Гитлер применил против СССР через год. Что именно произошло и отчего советское руководство не смогло осознать случившееся?
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
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