18.04.2017
Редакция Naked Science

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.
Вчера, 16:51
Мария Осетрова

Не претендуя на абсолютную точность, новая численная оценка открывает дополнительные возможности для экспериментальной проверки.

Позавчера, 11:03
Александр Березин

Новая работа в авторитетном научном журнале показала, что за восемь месяцев титр антител от мРНК-вакцин падает в десятки раз, а от векторной — на том же аденовирусе, что «Спутник-лайт» — почти не уменьшается вовсе. На сегодня ясно, что снижение уровня антител — главная причина падения защиты от Pfizer с 90% до 47% за полгода. Значит ли это, что страны, поставившие на аденовирусно-векторные вакцины, сделали лучший выбор? И за счет чего они могли опередить такую вроде бы революционную вакцинную платформу, как мРНК? Наконец: действительно ли «Спутник» может повысить риск заражения ВИЧ, как это утверждают медицинские власти ЮАР?

19 октября
Мария Осетрова

Ученые из MIT выяснили, что наш мозг не оптимизирован для того, чтобы искать самый короткий маршрут. Вместо этого он выбирает путь, который точнее всего указывает на конечное направление.

18 октября
Елена Синицкая

На днях израильский ныряльщик обнаружил на дне Средиземного моря у Хоф-ха-Кармель древние предметы, среди которых оказался меч удивительной сохранности. По мнению специалистов Израильского управления древностей, железный меч с клинком около одного метра и 30-сантиметровой рукоятью принадлежал крестоносцу и датируется XII веком.

19 октября
Илья Ведмеденко

В КНР испытали монолитный твердотопливный ракетный двигатель, имеющий самую большую тягу в мире. Разработка изделия важна для создания ракет тяжелого класса.

15 октября
Илья Ведмеденко

Компания General Dynamics Land Systems представила макет наземного робота TRX, который выступит носителем беспилотников-камикадзе. Помимо них, он получил квадрокоптер.

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: