. Дубна: 6 oC
Дата 16.10.2021
rss vk ok fb twitter
Изображение Hebi B./Pixabay.

Международная группа ученых с участием МФТИ обнаружила новые свойства у гексаферрита – материала, из которого сделаны магнитные полоски на банковских картах. И этими свойствами можно управлять.

Гексаферриты получили широкое распространение благодаря оптимальному сочетанию своих магнитных свойств и дешевизны производства материала. Его получают из отходов металлургии и машиностроения, и он занимает треть рынка магнитных материалов с годовым оборотом в миллиарды долларов.

Как выяснили исследователи, у гексаферритов есть и другие полезные для человечества свойства. Он может применяться для терагерцевых технологий, если его немного усовершенствовать.

Терагерцевые технологии используют способность терагерцового излучения легко проходить сквозь большинство диэлектриков и сильно поглощаться проводниками и некоторыми из диэлектриков. Дерево, пластик, керамика прозрачны для этого излучения, а металл и вода его поглощают. При этом терагерцевое излучение не является ионизирующим, то есть оно не образует заряженных частиц и поэтому безопасно для людей. В аэропортах сканируют багаж и людей при досмотре как раз с помощью терагецевого излучения.

Для более широкого применения возможностей терагерцевого излучения нужны новые материалы с управляемыми свойствами. Как раз такой материал и открыли ученые, изучая гексаферриты.

Одной из желанных характеристик материала в современном приборостроении является настраиваемость, то есть возможность целенаправленно менять его свойства. Например, меняя температуру, управлять прозрачностью материала для терагерцевых волн. Именно настраиваемость гексаферритов и обнаружили исследователи. Оказалось, что если в гексаферрит бария добавить свинец, это значительно изменит его терагерцевый отклик, то есть характер взаимодействия с терагерцевым излучением.

Изучая, как количество добавленного в гексаферрит свинца влияет на способность поглощать терагерцы, ученые обнаружили, что при определенной концентрации свинца отклик меняется внезапно и неожиданным образом. В нем появляется полоса поглощения, которую можно передвигать по частоте. Чтобы сместить такую полосу, нужно просто охладить материал – и гексаферрит станет легко настраиваемым!

Само явление таких перемещающихся полос поглощения известно в физике твердого тела и называется мягкой модой. Однако мягкая мода, обнаруженная в гексаферрите, задала ученым сразу две загадки: во-первых, само ее появление было полной неожиданностью, а во-вторых, ее поведение при понижении температуры отличается от предписываемого стандартной теорией. В своей работе Людмила Алябьева из МФТИ и ее соавторы предложили объяснение обоим явлениям: и неожиданному появлению мягкой моды, и ее необычному поведению.

«Помимо очевидной практической значимости, исследование имеет и чисто фундаментальный интерес: мы впервые наблюдали мягкую моду с таким экзотическим температурным поведением. Сейчас мы активно работаем над тем, чтобы выяснить, какие физические процессы лежат в основе ее природы», – говорит один из авторов работы Борис Горшунов, руководитель лаборатории терагерцевой спектроскопии Центра фотоники и двумерных материалов  МФТИ.

Для досконального изучения свойств гексаферрита ученым потребовались достаточно большие кристаллы, уникальные по размеру и качеству. Их вырастила группа Дениса Винника в Челябинске.

Кроме исследователей из МФТИ свой вклад в работу внесли их коллеги из Института общей физики им. А. М. Прохорова РАН, Южно-Уральского государственного университета, Южного федерального университета, Института физики Чешской академии наук и Карлова университета (Чешская Республика), Штутгартского и Аугсбургского университетов (Германия), а также Института автоматики и электрометрии СО РАН.

Работа опубликована в журнале NPG Asia Materials.

Добавить комментарий

Комментарии не должны оскорблять автора текста и других комментаторов. Содержание комментария должно быть конкретным, написанным в вежливой форме и относящимся исключительно к комментируемому тексту.


Защитный код
Обновить