​​​​​Международный коллектив специалистов 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
 
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 по 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 242оС. 
 
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. 
 
«В работе 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 старший научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН кандидат физико-математических наук Михаил Сергеевич Платунов.
 
Группа научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН.
 
На фото Михаил Платунов.
 
Источник: ФИЦ Красноярский научный центр СО РАН. 

 

Похожие новости

  • 09/02/2021

    В день российской науки красноярские ученые рассказали о важных итогах работы прошлого года

    В 1999 году был подписан указ Президента РФ о праздновании дня российской науки. Его отмечают 8-го февраля, в день создания Российской академии наук. Традиционно в этот день академические институты открывают свои двери для всех желающих, ученые рассказывают о результатах последних исследований.
    378
  • 01/03/2021

    Синтез магнитных пленок станет более экологичным благодаря углеводам

    Красноярские ученые разработали простой, экологически чистый и эффективный способ получения пленок сплава железо-кобальт. Они поменяли токсичные вещества-восстановители на безопасные полисахариды. Пленки, синтезированные по новой методике, не уступают полученным традиционным методом, и имеют высокие магнитные показатели.
    333
  • 29/12/2020

    Более 200 миллионов человек узнали об исследованиях ученых ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»

    В 2020 году новости об исследованиях ученых Красноярского научного центра СО РАН увидели более 200 миллионов человек. Самыми заметными в СМИ научными результатами стали новая гипотеза о природе Тунгусского метеорита, создание теста на клещевой энцефалит на основе светящейся бактерии и обнаружение тепловых аномалий в мерзлоте после пожаров на севере Красноярского края.
    1053
  • 16/12/2020

    Красноярские ученые исследовали дифракцию вихревых лазерных пучков

    ​Красноярские ученые экспериментально продемонстрировали, что известный в оптике эффект Тальбота может проявляться для оптических вихрей в видимом диапазоне спектра. Полученные результаты представляют интерес для развития телекоммуникационных технологий, имиджинга и манипулирования микрообьектами.
    533
  • 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.
    2618
  • 17/02/2021

    Роспатент перечислил главные российские изобретения в 2020 году

    Вакцина от туберкулеза, стабилизатор шасси автомобилей, более дешевый способ получения солнечной энергии, система, отличающая умного бота от человека, вошли в первую десятку изобретений за 2020 год, которой Роспатент поделился с РИА Новости.
    370
  • 29/03/2021

    Золотые убийцы раковых клеток

    ​Эффективное лечение злокачественных опухолей – одна из важнейших задач, стоящих перед мировой наукой, причем не только медицинской. В борьбу с онкологией давно включились ученые самых разных специальностей и направлений: биологи и микробиологи, врачи и фармакологи, химики, физики, биохимики и биофизики.
    165
  • 29/04/2019

    Ученые установили, что сверхпроводники в форме пены можно использовать в космосе

    ​Международный коллектив ученых доказал, что большой образец сверхпроводящей пены имеет стабильное и сильное магнитное поле. В отличие от обычных сверхпроводников, пена является легким и прочным материалом с возможностью изготовления образцов большого размера.
    1336
  • 08/04/2021

    Ученые Красноярского научного центра СО РАН расскажут школьникам про профессии будущего и первые шаги в науку

    Краевой фонд науки подвел итоги конкурса по организации проведения мероприятий по профессиональной ориентации молодежи. Два проекта ученых КНЦ СО РАН, нацеленных на привлечение школьников в науку, получили поддержку фонда.
    276
  • 16/02/2021

    День российской науки — 2021

    Традиционно в честь Дня российской науки сибирские институты проводят просветительские мероприятия для студентов, школьников и всех, кто желает узнать чуть больше о большой науке. ​«Этот год был объявлен годом науки и технологий.
    920