Размер:
A A A
Цвет: C C C
Изображения Вкл. Выкл.
Обычная версия сайта
EN

Федеральный исследовательский центр 
«Красноярский научный центр
Сибирского отделения Российской академии наук»

 Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»

Федеральный исследовательский центр 
«Красноярский научный центр
Сибирского отделения Российской академии наук»

Синтезированы металлорганические магниты c рекордными свойствами

2 ноября 2020 г. Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН

Синтезированы металлорганические магниты c рекордными свойствами
Международный коллектив ученых предложил простой и эффективный подход к синтезу легких магнитов на основе хрома и органического соединения пиразина. Полученные металлоорганические магниты сохраняют свои свойства при температурах до 242°C и не размагничиваются достаточно мощным внешним магнитным полем при комнатной температуре. Полученный материал превосходит своими свойствами все известные синтетические молекулярные магниты и практически не отличается от традиционных неорганических магнитов. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Современную жизнь трудно представить без магнитов. Они нужны не только для того, чтобы украшать холодильники сувенирами из поездок. Процессоры и устройства хранения памяти в компьютерах, электрические моторы в бытовой технике – для работы всех гаджетов и приборов нужны магниты. Всем известно еще из школьного курса, что магнитными свойствами при комнатной температуре обладают многие металлы или их производные. Несмотря на широкое и повсеместное использование, у этих материалов есть свои недостатки.

Традиционные магниты тяжелые, их не просто и энергетически дорого произвести в промышленных масштабах, а некоторые из производных, например, лантаниды, относятся к редким элементам. Поэтому ученые ищут способы конструировать магниты с заданными свойствами из доступных соединений. Один из перспективных подходов – создание синтетических легких магнитов, в которых ионы металлов окружены органическими молекулами. До настоящего времени все полученные металлоорганические магниты не могли конкурировать с традиционными в своей способности сохранять магнитные свойства при комнатной температуре и внешнем магнитном поле.

Международный коллектив ученых из Франции, Испании, Финляндии, Великобритании и Дании, при участии исследователя ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» сообщил о возможности получать металлорганические магниты из специальным образом упорядоченных слоев ионов хрома, окруженных молекулами пиразина. В состав материала также входят ионы лития и хлора. Полученное соединение не теряет магнитные свойства при комнатной температуре при напряженностях внешнего магнитного поля до 7500 эрстед, что в тысячи раз превосходит напряженность магнитного поля Земли, и сохраняет намагниченность при температурах до 242°С.

Синтез молекулярных магнетиков основывается на очень простом подходе. Чтобы поднять рабочую температуру таких материалов, ученые заменяют нейтральные атомы, присоединенные к металлу, на группу атомов свободно и без изменений переходящих из одного соединения в другое. Это позволяет связать парамагнитные ионы металлов сначала в пленки, а затем в объемные структуры. Благодаря разработанным и примененным экспериментальным подходам в работе впервые продемонстрирована возможность связывания ионов металлов и недорогих органических соединений для создания новых молекулярных магнитов с рекордными характеристиками. Такие соединения могут быть сравнимы со значительно более дорогими коммерческими образцами.

Работа является плодом сотрудничества физиков и химиков. Ученым удалось проследить изменение валентности, а также структурных и магнитных свойств на уровне отдельных элементов. Примечательно, что в исследовании были использованы сверхчувствительные методы на основе синхротронных источников излучения. В частности, поляризационная спектроскопия рентгеновского поглощения. Такие подходы нужны для наблюдения за материалами, в которых напрямую невозможно определить степень окисления ионов металла и изучить их магнитные свойства.

Platunov.jpg«Нами предложен простой и эффективный синтетический подход к созданию нового поколения высокотемпературных, легких магнитов. Такие материалы будут крайне востребованы в развивающейся сфере магнитной электроники, для разработки новых устройств записи информации или создания магнитных сенсоров. С методической точки зрения в работе показано, что поляризованное рентгеновское излучение может зафиксировать тонкие эффекты в подобных структурах. Но принципиальный прорыв в том, что молекулярные магниты перестают быть игрушкой в руках ученых и могут быть полезны для разработчиков современной электроники», – рассказывает кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского КНЦ СО РАН Михаил Платунов.




Поделиться:



Наверх