Новости

ЮУрГУ

Исследователи ЮУрГУ изучают возможности управления магнитными свойствами сложных оксидных систем

Исследование сложных оксидов железа и создание на их основе новых функциональных материалов – одно из наиболее интенсивно развивающихся направлений деятельности ученых ЮУрГУ. В новом исследовании объектом изучения специалисты выбрали ферриты со структурой шпинели, изменив их магнитные свойства путем модификации химического состава – замещения ионов железа.
Исследователи  ЮУрГУ изучают возможности управления магнитными свойствами сложных оксидных систем

Результаты исследования были опубликованы в высокорейтинговом журнале «Nanomaterials» (Q1).

Химические соединения для применения в области электроники и биомедицины изучают в НИИ «Перспективные материалы и ресурсосберегающие технологии» Южно-Уральского государственного университета. Ученые проводят комплексные исследования феррит-шпинелей. Физические свойства этих сложных оксидных систем можно варьировать, изменяя химический состав. Это даёт возможность отслеживать фундаментальные эффекты, возникающие при замене ионов.

В недавнем исследовании международная группа ученых, включающая ученых из ЮУрГУ, а также их коллег из Беларуси, Саудовской Аравии и Индии, рассмотрела ферриты системы Co-Ni с двойным замещением ионов железа ионами тулия и тербия. Специалистов в области химии интересовали магнитные свойства исследуемых соединений, проявляющиеся в ферритах при переходе на наноразмерный уровень.

Во время исследования ученые установили особенности распределения ионов-заместителей в структуре феррит-шпинели. Актуальность исследования была обусловлена определением корреляции распределения замещающих ионов в феррит-шпинели и влиянием данного фактора на магнитные свойства в условиях двойного замещения ионов железа сопоставимыми по радиусу ионами Tm и Tb.

«Образцы были синтезированы золь-гель методом, позволяющим создавать наноразмерные сложные оксиды. Однако при синтезе было применено ультразвуковое ассистирование, что позволило добиться более гомогенного распределения замещающих ионов, а также позволило уменьшить средний размер кристаллитов», – рассказал д.х.н., профессор, заведующий кафедрой «Материаловедение и физико-химии материалов», директор НИИ «Перспективные материалы и ресурсосберегающие технологии» ЮУрГУ Денис Винник.

Синтез проведён учеными из Саудовской Аравии. Исследование микроструктурных параметров и магнитных свойств наноразмерных феррит-шпинелей было проведено на базе НОЦ «Нанотехнологии» ЮУрГУ. В результате специалисты определили интересную особенность исследуемых оксидов: с ростом степени замещения ионов железа на ионы с большими радиусами параметр элементарной ячейки уменьшался, хотя теоретически должен был увеличиться.

«Нами было выдвинуто предположение, что данная аномалия (незначительное уменьшение параметров элементарной ячейки при увеличении степени замещения) может быть результатом эффекта поверхностного сжатия нанокристаллитов. Так, уменьшение размера кристаллита, обусловленное влиянием замещения ионами Tm и Tb, привело к увеличению доли поверхностного слоя. Это, как известно, может приводить к эффекту поверхностного сжатия в наноразмерных кристаллитах, и, как следствие, к деформации элементарной ячейки», — прокомментировал к.ф.-м.н., старший научный сотрудник НОЦ «Нанотехнологии» ЮУрГУ Алексей Труханов.

Пока работа носит теоретический характер, но на ее основании можно проводить дальнейшие исследования по синтезированию соединений сложных оксидов железа и корректированию их свойств. В планах у ученых исследование функциональных свойств феррит-шпинели в области поглощения электромагнитного излучения.

Исследователи отмечают, что изучаемые химические соединения могут использоваться в электронике для создания сенсоров, а также в биомедицине для адресной доставки лекарств или контрастной визуализации.

Исследования в области материаловедения являются одними из трех стратегических направлений развития научной и образовательной деятельности Южно-Уральского государственного университета наряду с цифровой индустрией экологией.

ЮУрГУ – участник Проекта «5-100», призванного повысить конкурентоспособность российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров.