Сотрудники Института физики имени Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук (ИФ СО РАН) вместе с коллегами из Сибирского федерального университета (СФУ) изучили свойства ферромагнетика PbMnBO4. Они обнаружили, что уникальные магнитные и теплофизические характеристики соединения определяются его специфической структурой. Результаты работы, поддержанной грантом Российского фонда фундаментальных исследований, опубликованы в журнале Journal of Magnetism and Magnetic Materials.

Кристалл PbMnBO4 привлек внимание ученых своими ферромагнитными свойствами: вещества-ферромагнетики при определенной температуре (ниже критической температуры Кюри) могут обладать намагниченностью при отсутствии внешнего магнитного поля. Среди оксидов чистые ферромагнетики встречаются редко и природа их магнетизма отличается от таковой у металлических ферромагнетиков. В неметаллических кристаллах устанавливается особый порядок магнитных моментов атомов или ионов, который разрушается при повышении температуры и достижении критической точки. Магнитные моменты этих соединений направлены в одну сторону. Более ранние исследования ученых показали, что в кристалле PbMnBO4 источником ферромагнитной связи является особое свойство трехвалентного иона марганца, искажающего симметрию кислородного окружения.

Изучая характеристики соединения, ученые обнаружили, что отдельные признаки магнитного порядка сохраняются и при повышении температуры выше критической, поэтому магнитные и теплофизические свойства соединения исследовали при температуре Кюри и выше. Измерения теплоемкости позволили изучить сохранение магнитного порядка в отсутствие внешнего поля.

«Мы обнаружили, что даже без внешнего магнитного поля следы магнитного порядка сохраняются вплоть до температур, вдвое превышающих точку Кюри. В присутствии поля этот интервал становится еще больше», — рассказывает Анатолий Панкрац, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории резонансных свойств магнитоупорядоченных веществ ИФ СО РАН.

Причина этих особенностей кроется в специфической магнитной структуре кристалла. В ней можно выделить цепочки — элементы с интенсивными обменными процессами между магнитными моментами. Такой тип структуры называют квазиодномерным. При охлаждении кристалла PbMnBO4 магнитный порядок формируется сначала внутри цепочек, а затем между ними. Особенности структуры этого соединения проявляются не так ярко, как в традиционных квазиодномерных магнетиках, но влияют на его магнитные и теплофизические свойства.

Предполагалось, что благодаря иону свинца это соединение также сможет проявлять свойства мультиферроиков — веществ, в которых порядок существует сразу в нескольких взаимодействующих подсистемах: магнитной, электрической, упругой. Взаимосвязь между разными подсистемами проявляется, к примеру, в возникновении магнитоэлектрических эффектов: электрическое поле может индуцировать намагниченность, а магнитное — электрическую поляризацию. Это свойство используют для развития нового направления в электронике — спинтроники. Она предполагает управление током с помощью не только электрического, но и магнитного поля. В случае же кристалла PbMnBO4 магнитоэлектрический отклик оказался очень слабым.

Исследования ферромагнетика PbMnBO4 проводятся в рамках изучения функциональных материалов, которые можно применять в качестве датчиков, рабочих элементов приборов и устройств обработки информации. Поиск новых функциональных материалов и изучение их физических свойств расширяет возможности электроники.

Похожие новости

  • 02/03/2020

    Красноярские физики исследуют параметры закрученной структуры

    ​Красноярские физики исследуют параметры закрученной структуры (так называемых роллов) в дефектном слое жидкого кристалла в составе многослойной фотонной структуры.  Изучение таких моделей перспективно для применения в различных оптоэлектронных устройствах.
    824
  • 03/11/2018

    Красноярские ученые разработали новый тип управляемых дифракционных решеток

    ​Дифракционные решетки играют центральную роль в интегральной оптике, голографии, оптической обработке данных. Ученые Института физики имени Л. В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук (ИФ СО РАН) и Института инженерной физики и радиоэлектроники Сибирского федерального университета (СФУ) разработали новый способ создания управляемой дифракционной решетки - оптической системы, действие которой основано на явлении световой дифракции (огибания препятствия светом), сообщила пресс-служба СФУ.
    1734
  • 04/08/2020

    Лето исследований. Сразу несколько экспедиций отправились в Арктику

    Совместный проект ЮНЕСКО и Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова — плавучий университет, научно-исследовательское судно «Академик Николай Страхов» вошло в акваторию Баренцева моря, где более 20 студентов из МГУ и других российских вузов при поддержке Министерства образования и науки России будут изучать перспективы нефтегазоносности этого района.
    1702
  • 17/02/2020

    Ученые рассказали о пользе абнормальных роллов в оптике

    Учёные Сибирского федерального университета и Института физики им. Л. В. Киренского КНЦ СО РАН исследовали оптические фотонные структуры с рассеивающей средой, состоящей из нематических жидких кристаллов.
    389
  • 02/08/2021

    Куриные яйца помогли создать прозрачную пленку, экранирующую электромагнитное излучение

    Красноярские ученые при помощи экологической и безотходной технологии разработали прозрачные проводящие пленки с близкой к ста процентам эффективностью экранирования электромагнитного излучения. Гибкие и дешевые пленки могут использоваться не только для защиты данных в электронных устройствах, но и в качестве высокоэффективных прозрачных сенсорных экранов или электродов для оптоэлектрических устройств.
    674
  • 10/04/2019

    Красноярские ученые открыли новый материал для белых светодиодов

    ​Российско-китайская группа ученых обнаружила и описала новое соединение для производства белых светодиодов, способных оптимизировать процесс выращивания сельскохозяйственных растений. Статья опубликована в Chemical Engineering Journal.
    1201
  • 25/08/2021

    Красноярские учёные создали новый материал для тонких пленок и открыли его необычные свойства

    ​Красноярские ученые получили новые перспективные тонкие пленки из кислорода, меди и нитрида титана. Их электрическое сопротивление в тысячу раз меньше, чем у обычного нитрида титана. На основе полученного материала физики открыли новые свойства меди, позволяющие ей накапливаться на поверхности пленок и совершать фазовые переходы.
    840
  • 03/02/2021

    Программа мероприятий, посвященных Дню российской науки

    ​Ежегодно 8 февраля российское научное сообщество отмечает свой профессиональный праздник — День российской науки. ​ По традиции к этой дате в институтах и вузах, находящихся под научно-методическим руководством Сибирского отделения РАН, приурочены научно-популярные мероприятия: дни открытых дверей, экскурсии, лекции и так далее.
    2507
  • 05/02/2021

    Представители двух ведущих университетов Томска и Красноярска посетили Красноярский научный центр СО РАН

    ​​​​​​3-го февраля состоялся визит руководства Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) в Академгородок. Знакомство с лабораториями Института физики им. Л.В. Киренского Красноярского научного центра СО РАН – часть ознакомительной программы рабочего визита группы руководителей ТУСУР в Красноярск.
    933
  • 21/04/2017

    Красноярские физики получили нанодисперсные порошки для создания аккумуляторов водорода

    Ученые Сибирского федерального университета и Института физики имени Л.В. Киренского СО РАН разработали технологию синтеза нанодисперсных порошков магния, которые могут стать перспективным материалом для изготовления аккумуляторов водорода для автомобильного транспорта.
    2874