Ssylka

Как добавление иридия усиливает магнитные свойства сплавов железа и кобальта?

Магнитные материалы являются незаменимыми компонентами современных технологий, включая устройства хранения данных, электродвигатели и магнитные датчики. Особую ценность представляют ферромагнетики с высокой намагниченностью, необходимые для развития спинтроники нового поколения, чувствительных сенсоров и систем хранения данных высокой плотности. Сплавы железо-кобальт (Fe-Co) широко используются благодаря своим сильным магнитным свойствам, однако ограничения производительности традиционных сплавов Fe-Co требуют новых подходов к их модификации.
Как добавление иридия усиливает магнитные свойства сплавов железа и кобальта?
Изображение носит иллюстративный характер

Исследовательская группа под руководством доцента Такахиро Ямазаки из Токийского университета науки (TUS) совершила прорыв в понимании механизмов усиления магнитных свойств в сплавах Fe-Co, легированных иридием (Ir). В состав команды вошли Такахиро Кавасаки (TUS), профессор Масато Коцуги (TUS), доктор Юма Ивасаки (NIMS), доктор Юя Сакураба (NIMS), доктор Наоми Кавамура (Исследовательский институт синхротронного излучения Японии) и профессор Такуо Охкочи (Университет Хёго). Результаты их работы были опубликованы в престижном журнале Physical Review Materials.

Предыдущие исследования показали, что эпитаксиально выращенные пленки сплавов Fe-Co, легированные более тяжелыми элементами, демонстрируют высокую намагниченность. Машинное обучение в сочетании с расчетами ab initio ускорило открытие новых материалов, и именно так был идентифицирован сплав Fe-Co-Ir, демонстрирующий большие магнитные моменты. Однако источник усиленных магнитных свойств в сплавах Fe-Co-Ir до недавнего времени оставался малоизученным.

В отличие от предыдущих исследований, использовавших поликристаллические пленки, команда Ямазаки применила композиционно-градиентные монокристаллические тонкие пленки. Исследователи использовали высокопроизводительный метод магнитного кругового дихроизма рентгеновских лучей (XMCD) на крупнейшей в мире установке синхротронного излучения SPring-8. Они изготовили пленки с линейно возрастающим содержанием Ir от 0% до 11 атомных процентов и использовали как мягкие рентгеновские лучи (для Fe и Co), так и жесткие рентгеновские лучи (для Ir). Для подтверждения экспериментальных результатов были проведены расчеты ab initio.

Ключевые результаты исследования показали значительное улучшение магнитных моментов благодаря легированию иридием: магнитный момент Fe увеличился в 1,44 раза, а магнитный момент Ir — в 1,54 раза при концентрации Ir 11 атомных процентов по сравнению с 1 атомным процентом. Важно отметить, что Fe и Co являются переходными металлами 3d, в то время как Ir — переходный металл 5d. Добавление Ir приводит к повышенной локализации электронов и более сильному спин-орбитальному взаимодействию между 3d-электронами (Fe/Co) и 5d-электронами (Ir), что в свою очередь усиливает магнитные моменты, в основном за счет вклада орбитальных магнитных моментов.

Эти открытия закладывают фундамент для проектирования высокоэффективных ферромагнитных материалов с широким спектром потенциальных применений. Среди них — высокоэффективные электродвигатели, устройства хранения данных высокой плотности нового поколения, технологии с уменьшенным воздействием на окружающую среду и экономически эффективные устройства хранения данных, способствующие созданию более устойчивого общества.

Понимание механизмов усиления магнитных свойств в сплавах Fe-Co-Ir открывает новые горизонты для разработки материалов с улучшенными характеристиками, что может привести к революционным изменениям в многочисленных технологических областях, от энергетики до информационных технологий.


Новое на сайте

18604Является ли рекордная скидка на Garmin Instinct 3 Solar лучшим предложением ноября? 18603Могла ли детская смесь ByHeart вызвать национальную вспышку ботулизма? 18602Готовы ли банки доверить агентскому ИИ управление деньгами клиентов? 18601Как сезонные ветры создают миллионы загадочных полос на Марсе? 18600Как тело человека превращается в почву за 90 дней? 18599Как ваш iPhone может заменить паспорт при внутренних перелетах по США? 18598Мозговой шторм: что происходит, когда мозг отключается от усталости 18597Раскрыта асимметричная форма рождения сверхновой 18596Скидки Ninja: как получить идеальную корочку и сэкономить на доставке 18595Почему работа на нескольких работах становится новой нормой? 18594Записная книжка против нейросети: ценность медленного мышления 18593Растущая брешь в магнитном щите земли 18592Каким образом блокчейн-транзакции стали новым инструментом для кражи криптовалюты? 18591Что скрывается за ростом прибыли The Walt Disney Company? 18590Является ли ИИ-архитектура, имитирующая мозг, недостающим звеном на пути к AGI?