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.
    343
  • 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.
    1115
  • 04/12/2019

    Создана первая российская установка для синтеза тонких оксидных пленок

    ​Красноярские ученые создали установку для формирования прозрачных оксидных пленок с регулируемой толщиной. Благодаря особенностям конструкции, на ней можно быстрее и эффективнее, чем на большинстве зарубежных аналогов устройства, проводить синтез химических покрытий на неорганической основе.
    543
  • 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.
    2149
  • 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.
    869
  • 07/04/2020

    111 лет со дня рождения Леонида Васильевича Киренского

    ​Сегодня, 7 апреля, памятная и знаменательная дата для Красноярского научного центра СО РАН - 111 лет со дня рождения Леонида Васильевича Киренского. "Этот день, действительно, можно считать "красным днем календаря" для сотрудников Института физики, поскольку именно благодаря таланту, энергии и усилиям Леонида Васильевича зародилась фундаментальная наука в Красноярске и был создан наш Институт", - подчеркивает Дмитрий Балаев, доктор физико-математических наук, директор Института физики им.
    374
  • 07/05/2020

    Красноярск научный в военные годы

    Военные годы заложили фундамент для появления в Красноярске академической науки. Колыбелью большой науки в городе стал педагогический институт. Это произошло благодаря таланту и целеустремленности одного человека – Леонида Васильевича Киренского.
    301
  • 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.
    1119
  • 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.
    1126
  • 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.
    1723