Учёные создали новый магнит, простой и не содержащий железа.

МОСКВА, Новые материалы на основе феррита бария с частичной заменой железа на марганец, предложенные специалистами ЮУрГУ вместе с коллегами из МФТИ, СПбГУ и Курчатовского института, позволяют говорить о ранних шагах к действительно универсальному классу мультиферроиков, где магнитные и электрические свойства могут синхронно влиять друг на друга и управляться не только полем, но и механическим воздействием. В основе лежит феррит бария BaFe12O19, один из наиболее известных и широко применяемых в современной технике ферритов образцов с прочной кристаллической решёткой и высокой коэрцивностью, что делает его привлекательным для приложений в памяти и датчиках. Замещение части железа марганцем не расходится по структуре решётки резко и не разрушает самую сетку; наоборот, за счёт близких по размеру и схожести химических свойств ионных оболочек Mn и Fe можно тонко регулировать обменные взаимодействия между ионами через кислород и тем самым менять магнитные ориентиры, а также влиять на проводимость, которая в ферритах тесно связана с валентной и конфигурационной подложкой ионов переходных металлов.

Различные степени замещения приводят к изменению баланса между различными кристаллическими позициями железа в пяти окружениях кислорода, что, в свою очередь, влияет на суммарную магнитную мю, направление и жесткость оси намагничивания, а также на электрическую проводимость материала. В случае марганца возможна смена валентности и локальных поляризаций, что создаёт условия для возникновения или усиления связей между магнитным порядком и электрическим полем — именно это и делает материал кандидатом в мультиферроик. В таких системах механическое воздействие, например сжатие или растяжение, может искажать углы между катионами и кислородом, изменять суперобменные взаимодействия и тем самым перекраивать магнитные свойства, а в некоторых режимах эволюционировать в электрическую поляризацию. Это сочетание открывает дорогу к устройствам, где магнитная информация может записываться, считываться или стираться под действием механических напряжений, что особенно перспективно для миниатюрных сенсорных систем, пиезоэлектрических приводов и энергосберегающих компонентов в электронике и автоматике.

Производство нового материала планируется в рамках устоявшегося в промышленности подхода твердофазного синтеза из порошков, который признаётся одной из наиболее доступных и экономичных технологий для больших серий. Такая технология облегчает масштабирование: контроль за пропорциями Mn и Fe, условия тепловой обработки и последующее прессование позволяют получить однородную фазу, минимизировать примеси и управлять размером гранул, что важно для надежности и повторяемости характеристик в реальных устройствах. Важной частью работы становится не только практическое создание материала, но и глубокое понимание структуры: какие именно позиции железа в решётке критичны для желаемого магнитного и электрического поведения, как распределение Mn по катионной сетке сказывается на свойствах, и как эти свойства согласуются с моделями, которые учёные развивают вместе с экспериментальными данными. Исследователи подчеркивают, что допирование, включая редкоземельные и другие элементы, даёт богатый диапазон вариантов для настройки свойств, однако эффективность замены и итоговая работа материала зависят как от состава, так и от технологии изготовления, от условий синтеза, степени очистки и топологии материала.

Дальнейшее развитие проекта направлено на уточнение структуры изучаемого вещества и оценку его возможного применения в более широком спектре задач. Планируются детальные структурные и спектроскопические исследования, чтобы увидеть, как именно распределение марганца по конкретным позициям влияет на локальные окружения и взаимодействия ионов железа, и как эти эффекты поддерживают или усиливают магнитоэлектрическую связь. Важно и то, что коллектив намерен развивать и теоретическую сторону проблемы: сопоставление экспериментальных данных с расчётами моделей и постоянное совершенствование математических инструментов для описания ферритов и их возможностей. В обозримой перспективе это может привести к выпуску серийно производимых мультиферроиков с заранее заданными характеристиками под конкретные применения — от датчиков и энергоэффективных запоминающих устройств до компонент, чувствительных к механическому воздействию и умеющих менять свои магнитные и электрические параметры по сигналу или по напряжению. Однако остаются вопросы стабильности и надёжности при длительной эксплуатации, влияние неоднородностей и возможные фазовые конкуренции при разных режимах нагрева и механической деформации — эти аспекты предстоит изучать в дальнейшем, чтобы превратить этот материал из потенциальной инновации в широко применимый технический продукт.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

МОСКВА, Идея, которую озвучил Путин, отражает глубоко укоренившееся убеждение о том, что развитие современных технологий требует синергии трех звеньев — государства, бизнеса и научного сообщества. Государство задает стратегические направления, формирует правила игры, обеспечивает долгосрочное финансирование и инфраструктуру, которая невозможна в рамках

СИРИУС, На форуме молодых ученых в Сириусе состоялось вручение премии Союзного государства за результаты исследований в области естественных, технических и гуманитарных наук. Это событие открыло для двух стран новый этап научной кооперации: впервые премия присуждалась коллективам молодых исследователей из России и

МОСКВА, Идея, заложенная в заявлении Путина, состоит в том, что государство будет продолжать софинансировать работу ведущих ученых в рамках грантов по целому ряду направлений. Это шаг не просто к увеличению денежного потока, а к созданию устойчивой, долгосрочной модели поддержки научных исследований.

МОСКВА, В опубликованном накануне сообщении Лаборатории солнечной астрономии Института космических исследований РАН речь идёт о том, что на пятнице снова может возобновиться активная вспышечная активность на Солнце: ожидаются вспышки класса M и, вероятно, появление вспышек высшего класса X, хотя вероятность последних

БАЙКОНУР, 27 ноября — корабль Союз МС-28, на борту которого находятся российские космонавты Сергей Кудь-Сверчков и Сергей Микаев и американский астронавт Кристофер Уильямс, успешно пристыковался к Международной космической станции, передает наш корреспондент. Ракета Союз-2. 1а стартовала с космодрома в Байконуре в

МОСКВА, Идея клинических испытаний оптического зонда в Сеченовском университете строится на принципиально новом подходе к дифференциации кариозного дентина прямо во время стоматологического вмешательства. Суть технологии состоит в регистрации флуоресценции зубных тканей в реальном времени: прибор анализирует спектр и яркость свечения тканей

СИРИУС, Идея, которую выдвинул Андрей Фурсенко, состоит в том, что западные санкции неожиданно подстегнули развитие науки и технологий в России за счёт рождения драйва к самостоятельному решению задач, обходу зависимостей от импорта и ускорению отечественных исследований и разработок. По его мнению,

СИРИУС, Идея связать космонавтов с молодыми учеными прямо на излёте V Конгресса молодых учёных на федеральной территории Сириус получилась в душе самой атмосферы проекта: показать, что космос и наука — единое целое, где опыт старшего поколения помогает строить будущее подрастающему поколению,

СИРИУС, Идея мероприятия Конгресса молодых ученых на федеральной территории Sirius за последние годы превратилась в заметное явление в российской научно-образовательной повестке. По данным вице-премьера Дмитрия Чернышенко, участие за время существования КМУ выросло почти в три раза: с чуть более 3, 1 тысяч

ВЛАДИВОСТОК, Церемония прощания и кремация тела ведущего российского учёного Сергея Масленникова прошла 20 ноября в китайском городе Янтай, где он скоропостижно скончался во время рабочей командировки 17 ноября на 63-м году жизни. Его супруга Элла Масленникова сообщила агентству о произошедшем и

МОСКВА, Развитие мобильного приложения для изучения позвоночно-тазового комплекса может радикально изменить не только этапы диагностики, но и весь процесс планирования и проведения операций на позвоночнике. Идея проста, но в то же время крайне важна: перевести точные измерения параметров баланса позвоночника из

МОСКВА, Идея путешествия в мир искусственного интеллекта, заявленная на конференции, предполагает не просто разговор об технологиях, а целую immersive-экскурсию через то, как ИИ формирует наше будущее. Представьте себе маршрут, на котором лидер страны вместе с представителями бизнеса и науки шаг за

МОСКВА, Идея о том, что государство должно четко понимать запросы компаний на инновации и создавать условия для практического использования передовых разработок, звучит как призыв к выстраиванию устойчивой и эффективной экосистемы, где научные исследования напрямую обслуживают потребности бизнеса и граждан. В такой

МОСКВА, Идея, озвученная Владимиром Путиным, состоит в том, что растущий потенциал отечественной атомной энергетики позволит последовательно наращивать вычислительные мощности для искусственного интеллекта за счет создания центров обработки данных на базе крупнейших атомных электростанций. Это предложение восходит к плавной синергии двух стратегических

МОСКВА, Идея, заложенная Путиным в контексте конференции о мире искусственного интеллекта, видится как стратегический импульс к переосмыслению инженерного образования и научно-исследовательской базы России. Говоря о том, что работа над сложными системами ИИ должна стать стимулом для укрепления инженерной школы в этой

МОСКВА, Идея Владимира Путина о том, что за обладание собственными фундаментальными языковыми моделями ИИ конкурируют не только крупные компании, но и целые государства, отражает смену парадигмы в мировой технологической и геополитической архитектуре. Фундаментальные языковые модели — не просто инструменты автоматизации текста.

ВЛАДИВОСТОК, Владивосток, 18 ноября — память о выдающемся ученом продолжает жить в научном сообществе и в тех проектах, которые он помог запускать и развивать. Согласно сообщению Национального научного центра морской биологии имени А. В. Жирмунского ДВО РАН, во время рабочей поездки

ВАШИНГТОН, По данным из Вашингтона, Blue Origin вновь пошла на рискованный тестовый шаг: их ракету-носитель New Glenn запустили спустя всего час после внезапной остановки за секунды до запланированного старта. Старт, который изначально должен был состояться в 14:57 по местному времени, был

МОСКВА, Идея использовать стеклянный порошок в качестве частичной замены цемента в строительных смесях набирает обороты благодаря сочетанию двух важных задач: уменьшению объема стеклянных отходов и снижению стоимости и экологичности цементных конструкций. В экспериментах и теоретических расчетах, проведённых российскими учёными в составе

МОСКВА, В статье речь идет о том, что SpaceX в 2026 году планирует запустить беспилотную миссию на Марс, и это выглядит как слишком амбициозная цель. Российские эксперты, академик Александр Железняков и научный руководитель Московского космического клуба Иван Моисеев, считают этот срок