Ученые научились предсказывать новые магнетики — Naked Science
Редакция

Ученые научились предсказывать новые магнетики

Исследователи из США и Ирландии разработали новый метод предсказания магнитных свойств в перспективных материалах.

giphy
©Wikipedia

Ключевым условием возникновения магнитных свойств в веществе выступает наличие незаполненных электронных оболочек в его атомах. Поэтому статусом магнетиков обладают немногие материалы: на сто тысяч неорганических соединений приходится лишь два процента веществ с магнитными свойствами. При этом с учетом дополнительных требований, которые предъявляются к промышленным магнитам, число магнетиков с коммерческим потенциалом составляет около нескольких десятков. Дело в том, что большинство соединений с высокими магнитными свойствами включают в себя редкоземельные элементы, добыча которых сильно ограничена.

 

В новой работе для поиска новых магнетиков сотрудники Тринити-колледжа и Университета Дьюка сосредоточились на гейслеровых сплавах, в частности соединениях вида A2BC. Выбор материала был обусловлен следующими причинами. Во-первых, к этому классу материалов относится ряд уже известных сплавов с высокими магнитными свойствами. Во-вторых, сплавы Гейслера включают в себя класс соединений, предусматривающих большое количество элементов и их комбинаций, что увеличивает вероятность обнаружения сплава с целевыми характеристиками. Наконец они оптимально подходят для моделирования электронных взаимодействий в веществе.

 

Фазы Гейслера: регулярная (A), обратная (B), половинная (C), элементарная ячейка (D) и диаграмма для сплавов Al-Mn-Ni / ©Stefano Sanvito et al., Science Advances, 2017

 

При рассмотрении комбинации из трех металлов, каждый из которых может быть представлен одним из 55 различных элементов, число вариантов составит порядка 230 единиц. Чтобы сократить число потенциальных кандидатов, исследователи разделили отбор на два этапа. Сначала они рассчитали термодинамическую стабильность всех вероятностных комбинаций элементов вида A2BC. Согласно анализу, стабильностью обладали лишь 248 соединений. Последующее моделирование и итоговый термодинамический расчет позволили выделить 14 соединений, имеющих магнитный момент. Затем, после нескольких попыток синтеза на основе моделей, ученые получили два сплава: Mn2PtPd и Co2MnTi.

 

Расчеты предсказывали для Co2MnTi чрезвычайно высокую температуру Кюри (при которой вещество, в частности, теряет магнитные свойства). Фактическое значение составило 665 градусов Цельсия, что оказалось только на два градуса меньше величины, предсказанной моделью. Второй материал, Mn2PtPd, имел антиферромагнитные свойства (слабую намагниченность). По мнению ученых, представленные в эксперименте магниты, вероятно, не получат широкого распространения, однако описанный метод может значительно упростить и ускорить поиск новых магнетиков, а также материалов с другими заданными свойствами. Основным ограничением техники остается поиск способов их химического синтеза.

 

Подробности исследования представлены в журнале Science Advances.

 

Ранее группа американских материаловедов сформулировала универсальный закон, который описывает свойства метамагнетиков. В будущем эти сплавы могут использоваться для создания более эффективных холодильных установок и рентгеновских сканеров, например в аэропортах.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

Вчера, 18:35
Илья Ведмеденко

Египтяне провели учения, на которых французский истребитель Rafale одолел российский Су-35. Оба самолета принадлежат к четвертому поколению.

11 часов назад
Илья Ведмеденко

В Воронеже приступили к строительству первого «самолета Судного дня» нового типа. Машину создают на базе Ил-96-400М. В обозримом будущем такие самолеты заменят воздушные командные пункты Ил-80.

Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

Позавчера, 21:04
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

24 июля
Ольга Иванова

Своими корнями история Армении уходит в глубокую древность и неразрывно связана с историей всего Древнего мира. Но зачастую, зная в деталях историю Рима и Древней Греции, мы в гораздо меньшей степени осведомлены о событиях, происходивших в Античное время в Армении, оказавшейся на перекрестке цивилизаций Запада и Востока. В силу многих причин она не попала в должном объеме в учебники и незнакома тем, кто интересуется историей. Попытаемся хоть немного исправить эту несправедливость.

Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: