Группа исследователей из Университета Техаса в Арлингтоне сообщила об обнаружении необычных магнитных характеристик в наночастицах широко распространенного оксида железа. Данное открытие потенциально позволит создавать более мощные магниты, не прибегая к использованию редкоземельных элементов. Это достижение может повысить эффективность привычных технологий, одновременно снижая потребность в дорогостоящих и экологически небезопасных материалах.
"В соответствии с основными положениями физики конденсированного состояния, мощность магнита определяется параметром, известным как анизотропия, - объясняет профессор физики Цзюнь Пин Лю, возглавлявший исследовательскую группу. - Ранее считалось, что высокая анизотропия достижима исключительно в материалах, содержащих тяжелые элементы, такие как редкоземельные металлы. Однако наша работа демонстрирует возможность создания более мощных магнитов без их применения".
Ученые выявили новую разновидность анизотропии в наночастицах оксида железа, подвергнутых экстремальному давлению с использованием алмазной наковальни – достигающему 18.8 гигапаскалей (что приблизительно в 180 000 раз превышает атмосферное давление). В результате этого частицы самоорганизовались в цепочечные структуры, что значительно улучшило их магнитные свойства.
Редкоземельные металлы (группа из 17 элементов), хотя и не являются дефицитными, требуют сложной и экологически вредной добычи. При этом, магниты на их основе незаменимы в смартфонах, ветряных турбинах, электромобилях и других технологиях.
"Если мы сможем усовершенствовать контроль над этими структурами, это откроет путь к созданию нового класса магнитных материалов," - отмечает доктор Лю.
Исследователи надеются, что дальнейшие исследования приведут к разработке более доступных и эффективных магнитов для жестких дисков, электрических двигателей и даже медицинских целей.
Изображение: phys.org