Ученые научились предсказывать новые магнетики

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

1 804

Выбор редакции

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

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.

1 804

Подпишись на нашу рассылку лучших статей и получи журнал бесплатно!


Комментарии
Аватар пользователя Сергей Блинов
Вчера
Ещё шизофрения может быть связана с паразитными...
Аватар пользователя AlexBran
Вчера
Канал гика, помешанного на технологиях, гаджетах, и...
Аватар пользователя AlexBran
Вчера
Канал гика, помешанного на технологиях, гаджетах, и...
Комментарии

Plain text

  • Адреса страниц и электронной почты автоматически преобразуются в ссылки.
  • Разрешённые HTML-теги: <a> <em> <strong> <cite> <blockquote> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd> <br> <iframe> <embed> <br/>
  • Строки и параграфы переносятся автоматически.

Comment text

  • Адреса страниц и электронной почты автоматически преобразуются в ссылки.
  • Разрешённые HTML-теги: <a> <em> <strong> <cite> <blockquote> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd> <br> <br/>

Быстрый вход

или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Вы сообщаете об ошибке в следующем тексте:
Нажмите Отправить ошибку