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

  • 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.
    474
  • 10/05/2017

    О нанотехнологиях в сельском хозяйстве

    ​Нанотехнологии проникают во все сферы промышленного производства и сельского хозяйства. Эти технологии имеют дело с частицами вещества размером меньше 100 нм. Частицы таких размеров способны проникать сквозь клеточные мембраны, что обуславливает интерес к ним с точки зрения биотехнологий.
    1077
  • 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.
    1492
  • 26/10/2018

    ИСС имени Решетнева и Сибирское отделение РАН будут совместно разрабатывать спутники

    ​​Руководство АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева" (АО «ИСС») и Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН) подписало 25 октября программу совместных работ в рамках реализации научно-технического и инновационного сотрудничества на 2019-2024 годы, говорится в информационном сообщении Министерства науки и высшего образования России.
    479
  • 20/10/2017

    Красноярские ученые разработали технологию управляемого синтеза магнитных нанопорошков

     Ученые Института физики им. Л.В. Киренского Красноярского научного центра СО РАН (КНЦ СО РАН) научились синтезировать магнитные наночастицы с ядром из никеля и непроводящей ток углеродной оболочкой.
    782
  • 13/04/2018

    Дилатометр измерит деформации космических материалов в вакууме

    Ученые из Института физики им. Л.В. Киренского Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН (ФИЦ КНЦ СО РАН) разработали измерительную ячейку для исследования свойств материалов при температурах близких к абсолютному нулю.
    606
  • 19/09/2017

    Не академики — о будущем Академии наук

    ​Близятся выборы нового руководства Российской академии наук, ее региональных и отраслевых отделений, одновременно с этим идет оценка эффективности институтов, меняется законодательство… Редакция «Науки в Сибири» обратилась с вопросами о будущем Академии наук к исследователям, не являющимся членами РАН.
    1443
  • 07/03/2019

    Сергей Аксенов: наше исследование – это стартовый этап в создании технологий будущего

    ​Ученые уверены, что век квантовых компьютеров – новых технологий, с помощью которых станет возможным решение задач, неподвластных даже самым мощным современным суперкомпьютерам, уже близок. Но прежде физикам необходимо разрешить ряд трудностей, связанных с их созданием.
    446
  • 05/09/2016

    Информация со спутников питает разные отрасли

    ​В 1959 году в Красноярске-26 (сегодня это - город Железногорск Красноярского края) был открыт восточный филиал ОКБ-1 С.П.Королева. Его руководителем был назначен Михаил Решетнев - ученик и соратник Сергея Королева.
    1300
  • 05/10/2018

    Бюро отделения физических наук РАН одобрило только один проект развития СО РАН

    Как стало известно «Континенту Сибирь», бюро отделения физических наук РАН не одобрило 6 из 7 представленных регионами Сибири проектов развития Сибирского отделения РАН. Информацию подтвердил научный руководитель Института автоматики и электрометрии СО РАН, академик Анатолий Шалагин.
    659