Kelyn Soong, Corctaun Universiteti Tibb Mərkəzi tərəfindən

Andrew Zinin tərəfindən redaktə edilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

(a) Kvadrat düzülüşdə yerləşdirilmiş və substratın üzərində mərkəzləşdirilmiş 4 püskürtmə hədəfini göstərən kombinatorial püskürtmənin sxemi. Substrat 7 × 7 kvadrat şəbəkəyə maskalanmışdır. (b) 120 saniyə ərzində RTA ilə işlənmiş 50 nm (FeCoNiMn)2B filminin GIXRD (ω = 1°). Qırmızı xətlər a = 5.05 Å və c = 4.25 Å qəfəs parametrləri olan C16 strukturu üçün hesablanmış toz difraksiya pikidir. Əlavədə C16 kristal strukturunun sxematik təsviri göstərilir. (c) 300 K-də ekvimolyar (FeCoNiMn)2B filminin müstəvidaxili histerezis ilgəyi. Kredit: Advanced Materials (2025). DOI: 10.1002/adma.202516135

Corctaun Universitetinin tədqiqatçıları nadir torpaq və ya qiymətli metallardan asılı olmayan yeni bir güclü maqnit sinfi kəşf etdilər. Bu, təmiz enerji texnologiyalarını və mühərriklər, robototexnika, MRT aparatları, məlumatların saxlanması və smartfonlar kimi istehlakçı elektronikasını əhəmiyyətli dərəcədə inkişaf etdirə biləcək bir irəliləyişdir.

Maqnitin əsas üstünlüyü, onun maqnitləşməsinin müəyyən bir istiqamətə güclü üstünlük vermə qabiliyyətidir ki, bu da müasir maqnit texnologiyalarının təməl daşı olan maqnit anizotropiyası adlanır.

Bu gün daimi maqnitlər üçün ən güclü anizotropiya materialları bahalı, mədən üçün ekoloji cəhətdən zərərli və təchizat zəncirindəki pozuntulara və geosiyasi qeyri-sabitliyə qarşı həssas olan nadir torpaq elementlərindən çox asılıdır. Nazik təbəqə tətbiqləri üçün müəyyən dəmir və platin ərintiləri qiymətli metal platin ehtiva edən növbəti nəsil maqnit qeyd vasitələri üçün seçilən materiallara çevrilmişdir. Buna görə də, torpaqla zəngin elementlərə əsaslanan yüksək performanslı alternativlərin tapılması uzun müddətdir davam edən elmi və texnoloji bir problem olmuşdur.

Corctaun Universitetinin İncəsənət və Elmlər Kollecinin Fizika kafedrasında professorlar Kai Liu və Gen Yin və aspirant Villi Bisonun (G’25) rəhbərlik etdiyi bir qrup bu yaxınlarda torpaqla zəngin keçid metalları və bordan istifadə edərək yüksək entropiyalı boridlərə əsaslanan yeni bir güclü maqnit növü kəşf etdi. Materiallar həm nadir torpaq, həm də qiymətli metallardan azaddır və davamlı maqnit dizaynı üçün cəlbedici yeni bir strategiya təklif edir. Onların nəticələri Advanced Materials jurnalında dərc olunub .

Tədqiqatın aparıcı müəlliflərindən biri olan Liu bildirib ki, “Biz gələcək maqnit qeyd mediasından tutmuş daimi maqnitlərə qədər bir çox tətbiq üçün istifadə edilə bilən güclü maqnitlər hazırlamaq üçün davamlı bir yanaşma təklif edirik. Daha da əhəmiyyətlisi, bu, maqnitlər və digər tətbiqlər üçün vacib materiallardan asılılığı azaltmaq potensialına işarə edir.”

Yüksək entropiyalı ərintilər, təxminən bərabər nisbətdə beş və ya daha çox elementdən ibarət materiallardır. Onlar bu yaxınlarda materialların kəşfi üçün güclü bir platforma kimi ortaya çıxmışdır. Onların geniş tərkib sahəsi yeni elektron strukturlara və xüsusiyyətlərə çıxış imkanı verir. Lakin, bu cür ərintilərin əksər tədqiqatları aşağı kristal simmetriyasına üstünlük verən güclü maqnit anizotropiyası üçün uyğun olmayan kimyəvi cəhətdən nizamsız kub strukturlarına yönəlmişdir.

Tədqiqatçılar bu məhdudiyyəti borun kimyəvi nizamlılığı və aşağı simmetriyalı kristal strukturlarını təşviq etdiyi yüksək entropiyalı boridlərə diqqət yetirərək aradan qaldırdılar. Onlar tetragonal simmetriyaya malik (təsəvvür edin ki, kubu onun tərəflərindən biri boyunca uzadır) C16 fazası adlanan kristal strukturunu hədəf aldılar. Bu struktur iki və ya üç elementdən hazırlanmış bor əsaslı materiallarda məlumdur, lakin daha mürəkkəb materiallarda əsasən araşdırılmayıb.

Beeson bu yüksək entropiyalı boridləri Liu laboratoriyasında kombinatorial püskürtmə metodundan istifadə edərək sintez etmişdir. Bu metodda çoxsaylı hədəf materiallarının atomları qızdırılmış substratda toplanana qədər tamamilə qarışır. Bu yanaşma həmçinin çox sayda material tərkibinin sürətli tədqiqinə imkan vermişdir. Tək bir substratda eyni şəraitdə, lakin müxtəlif tərkiblərlə eyni vaxtda təxminən 50 nümunə götürülə bilər.

Əsas tapıntılar

• Güclü maqnitlərin yeni sinfinin kəşfi: Komanda, dövri cədvəlin d-blokunun birinci sətrini tutan torpaqla zəngin 3d keçid metallarından istifadə edərək C16 kristal strukturunda ilk yüksək entropiyalı boridləri əldə etdi və bununla da yeni bir nizamlı yüksək entropiyalı maqnit materialları sinfini yaratdı.
• Kimyəvi qarışdırma yolu ilə anizotropiyanın artırılması: Tədqiqatçılar çoxsaylı 3 ölçülü keçid metallarını təqdim etməklə və kombinatorial birgə püskürtmə yanaşmasından istifadə edərək kompozisiya məkanını sistematik şəkildə araşdırmaqla maqnitləşməni əhəmiyyətli dərəcədə daha böyük anizotropiyaya malik üstünlük verilən istiqamətə yönəltmək üçün dəyişdirdilər.
• Nadir torpaq elementləri olmadan rekord səviyyəli performans: Yeni kəşf edilmiş kvinar borid tərkibləri nadir torpaq daimi maqnitlərinə yaxınlaşan və nadir torpaq elementləri olmayan yüksək entropiyalı materiallar üçün əvvəllər bildirilən dəyərləri aşan güclü maqnit anizotropiyası nümayiş etdirir.
• Nəzəriyyə və təcrübə uzlaşır: Sıxlıq funksional nəzəriyyəsi hesablamaları eksperimental meylləri təsdiqləyir və optimallaşdırılmış elektron quruluşunu, xüsusən də valent elektron konsentrasiyasını və effektiv maqnit momentini gücləndirilmiş anizotropiyanın mənşəyi kimi müəyyən edir.

Tədqiqatın digər aparıcı müəllifi Yin bildirib ki, “Biz daha yaxşı daimi maqnitləri və ya müxtəlif əsas kristal strukturları üzərində fərqli tərkibli qeyd mühitlərini araşdırmağa davam edirik. Maşın öyrənməsinin köməyi ilə daha sürətli irəliləyiş əldə etməyi ümid edirik.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və gündəlik və ya həftəlik olaraq vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında yeniliklər əldə edin .

Təsir və Tətbiqlər

Nəticələr, yalnız Yer kürəsində zəngin elementlərdən istifadə edərək güclü maqnit anizotropiyasına nail olmaq üçün borla dəstəklənən, yüksək entropiyalı sintez strategiyası yaradır. Bu materiallar, xüsusilə yüksək anizotropiya tələb edən tətbiqlər üçün perspektivlidir, məsələn:

• İstiliklə dəstəklənən maqnit qeyd vasitələri
• Spintronic cihazları və maqnit tunel qovşaqları
• Enerjiyə qənaət edən, nadir torpaq elementlərindən azad daimi maqnitlər

Bu tədqiqat, yüksək maqnit anizotropiyasının nadir torpaq elementləri olmadan, yalnız bol keçid metallarından istifadə etməklə mümkün olduğunu nümayiş etdirməklə, davamlı maqnit texnologiyalarına doğru yeni yollar açır. Maqnetizmdən başqa, bu iş, qabaqcıl funksional xüsusiyyətlər üçün kəşf platforması kimi nizamlı yüksək entropiyalı materialların geniş və əsasən araşdırılmamış potensialını vurğulayır.

Nəşr detalları

Willie B. Beeson və digərləri, Yüksək Maqnit Anizotropiyası ilə C16 Fazalı Yüksək Entropiyalı Boridlər, Qabaqcıl Materiallar (2025). DOI: 10.1002/adma.202516135

Jurnal məlumatları: Qabaqcıl materiallar 

Corctaun Universiteti Tibb Mərkəzi tərəfindən təmin edilir