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 из МФТИ разработали и предложили новую систему единиц для электродинамики, способную примирить два главенствующих, но исторически несовместимых подхода. Эта компромиссная система, названная авторами физико-технической (ФТ), сохраняет практическое удобство Международной системы единиц (СИ), используемой инженерами по всему миру, и в то же время отражает теоретическую стройность и симметрию гауссовой системы (СГС), предпочитаемой физиками-теоретиками.
Ученые из коллаборации LIGO, VIRGO и KAGRA впервые зафиксировали гравитационно-волновые события, указывающие на существование черных дыр второго поколения — «потомков» предыдущих слияний. Открытие позволит понять, как именно во Вселенной рождаются сверхмассивные черные дыры.
Эксперимент, устроенный в морском аквариуме в Лос-Анджелесе, продемонстрировал, что акулы и скаты, принадлежащие к пластиножаберным рыбам, могут обладать более высоким уровнем интеллекта. Значит, им необходима обогащенная среда обитания при содержании в неволе.
Ученые из МФТИ разработали и предложили новую систему единиц для электродинамики, способную примирить два главенствующих, но исторически несовместимых подхода. Эта компромиссная система, названная авторами физико-технической (ФТ), сохраняет практическое удобство Международной системы единиц (СИ), используемой инженерами по всему миру, и в то же время отражает теоретическую стройность и симметрию гауссовой системы (СГС), предпочитаемой физиками-теоретиками.
Исследователи объяснили, как цивилизация майя добивалась высокой точности в предсказании солнечных затмений на протяжении столетий. Для коррекции накапливающихся астрономических неточностей они использовали сложную систему пересекающихся календарных таблиц.
В последние годы содержание кошек дома без возможности свободного выгула все чаще преподносят как идеальную модель, которая ограждает дикую фауну от нападений и обеспечивает благополучие самих питомцев. Подобные утверждения в разных частях мира звучат от некоторых защитников природы и представителей властей. Однако группа ветеринаров из Австралии и Дании недавно раскритиковала такой подход. Ученые не спорят с тем, что кошки влияют на уязвимые экосистемы и что ограничение их свободы — действенная мера по смягчению этого эффекта. Тем не менее исследователи настаивают, что жизнь в изоляции для питомцев совсем не благо. Заявляющие обратное как минимум ошибаются, а в худшем случае намеренно вводят общественность в заблуждение.
Проанализировав данные наблюдений, полученных с помощью наземных обсерваторий за последние два десятилетия, астрономы обнаружили потенциально обитаемый мир — суперземлю Gliese 251 c (GJ 251 с). Планета обращается вокруг красного карлика на расстоянии около 18 световых лет от Земли и считается одним из самых перспективных кандидатов для поисков жизни.
Согласно новой гипотезе, сознание возникает не только из-за активности нейронов, но и благодаря физическим процессам — электромагнитным полям от движения жидкости в мозге. Эта модель, как и ее предшественники, пока носит теоретический характер, но предлагает нестандартный взгляд на проблему синхронизации работы разных отделов мозга.
В современном доме, насыщенном разнообразной техникой, удлинители стали незаменимым атрибутом, позволяющим обеспечить электропитанием все необходимые устройства. Однако мало кто задумывается, что привычное использование этого аксессуара может нести серьезную угрозу безопасности. По статистике, значительная часть бытовых пожаров происходит из-за неправильной эксплуатации электропроводки и вспомогательных устройств. Какие приборы категорически нельзя подключать через удлинители и почему это может привести к трагическим последствиям, рассказывает профессор кафедры наноэлектроники РТУ МИРЭА, доктор физико-математических наук Алексей Юрасов.
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