Главная страница / Новости / Ученые создают новые легкие магниты с выдающимися свойствамиКарта сайта | Контакты

Ученые создают новые легкие магниты с выдающимися свойствами

24 ноября 2020

Международная группа исследователей во главе с Исследовательским центром Поля Паскаля (UMR 5031, CNRS – Университет Бордо) открыла новый способ создания магнитов с выдающимися физическими свойствами, которые могут сделать их дополняющими или даже конкурентоспособными с традиционными неорганическими магнитами, которые широко используются в бытовой технике.

Ученые создают новые легкие магниты с выдающимися свойствами

Магниты являются неотъемлемой частью нашей повседневной жизни и используются во многих медицинских и электронных устройствах, включая бытовые приборы, электродвигатели и компьютеры. Спрос на новые магнитные материалы в последние годы значительно вырос. Многие из таких материалов состоят из металлических элементов или редкоземельных металлов, которые можно использовать при комнатной температуре. В 2019 году мировой рынок этих неорганических магнитов оценивался в 19,5 миллиардов долларов США, а к 2025 году ожидается, что он достигнет 27,5 миллиардов долларов США. Однако производство неорганических магнитов может быть дорогостоящим, а доступ к их составляющим элементам часто ограничен.

В течение десятилетий химики пытались изготовить магниты с высокими характеристиками при низких энергетических и финансовых затратах, используя молекулярные единицы, состоящие из множества ионов металлов и недорогих органических лигандов. До сих пор сообщалось об очень небольшом количестве магнитов на основе молекул, работающих при комнатной температуре, и несколько известных примеров не могут хранить информацию.

Новые магниты могут найти применение в реальных условиях

Международная группа исследователей под руководством исследователя CNRS Родольфа Клерака из Университета Бордо нашла новую химическую стратегию для разработки координационных сетей на основе магнитов, состоящих из органического радикала (молекула с неспаренным электроном, таким образом, несет спин) и парамагнитного (несущий спин) ион металла для создания очень сильного магнитного взаимодействия. Эти новые магниты обладают многими желательными физическими свойствами, включая высокую рабочую температуру (до 242 °C), большую коэрцитивную силу (то есть способность хранить информацию) и низкую плотность.

Новые легкие магниты с плотностью около 1,2 г см-3 по сравнению с более чем 5 г см-3 для традиционных неорганические магниты обладают большой коэрцитивной комнатной температуры до 7500 °C (2 порядков выше, чем ранее сообщалось для систем молекул на основе) и высокие рабочие температуры, превышающие текущий рекорд для координационных сетей более чем на 100 °C. В дополнение к выдающимся физическим свойствам, процесс синтеза этих магнитов относительно прост и может быть легко применен ко многим металлоорганическим материалам для преобразования в металлоорганические магниты.

Несмотря на относительную простоту изготовления новых магнитов, они очень чувствительны к воздуху и плохо кристаллизуются, однако исследователям удалось преодолеть эти препятствия, чтобы полностью охарактеризовать эти магниты. Электронные и магнитные свойства этих магнитов были охарактеризованы избирательно по элементам в рамках нескольких международных совместных работ. В то время как лучи BM01 и ID12 в Европейском центре синхротронных исследований (ESRF) были ключом к пониманию этих материалов в отношении их структуры и магнитных свойств, недавний научный сотрудник Академии Финляндии Аарон Майлман внес свой вклад в аналитическое и спектроскопическое описание этих магнитов.

Синтетическая стратегия, используемая в этой работе, должна быть широко применима к родственным системам, и хотя эти результаты представляют собой новые эталоны для коэрцитивной силы и критической температуры, для легких металлоорганических магнитов с низкой плотностью, я ожидаю, что будущие результаты приведут к дальнейшим улучшениям и – мировые технологические.

Источник

Метки: