كبير الباحثين في مختبر النمو البلوري بجامعة جنوب الأورال الحكومية فلاديمير جيفولين فاز بمنحة من الصندوق القومي للبحوث في مجال البحث عن الاستعاضة التدرجية لذرات الحديد في الهياكل البلورية القائمة على سداسي الفريت من النوع أم. يفتح إنشاء مثل هذه الهياكل البديلة إمكانيات جديدة ونطاق واسع لضبط الخصائص الكهربائية والمغناطيسية للمواد الوظيفية في إنتاج الميكروويف والأجهزة الإلكترونية الحديثة. نشرت نتائج الدراسة في مجلة Journal of Magnetism and Magnetic Materials.
ابتكار مواد جديدة للإلكترونيات
سبب الاهتمام الحالي بالفريتات هو الطلب المتزايد على عناصر قاعدة المكونات الإلكترونية عالية التردد ، والتي تستخدم على نطاق واسع في الهندسة الميكانيكية الحديثة وصنع الآلات. يؤدي تعديل التركيب الكيميائي لسداسي الفريت إلى تغيير في خواصه على مدى واسع إلى حد ما ، مما يجعل من الممكن ضبط خصائص المواد حسب احتياجات الصناعة. لذلك ، فإن دراسة هيكل وخصائص هذه المواد لها أهمية كبيرة.
في مختبر النمو البلوري لمركز العلوم التعليمي «تكنولوجيا النانو» في جامعة جنوب الأورال الحكومية ، يتلقى العلماء بلورات مفردة معدلة من هيكسافريت الباريوم ، وبالتالي ، يمكنهم التحكم في خصائصهم.
«تزرع البلورات المفردة من ذوبان التركيبة المعقدة ، بما في ذلك أكاسيد الحديد والباريوم (أو السترونتيوم ، أو الرصاص) ، وأكاسيد عناصر الاستبدال ، وكذلك المذيبات - البورون ، وأكاسيد الصوديوم ، إلخ ، مما يسمح بإجراء عملية النمو عند مستوى منخفض نسبيًا درجات الحرارة - لا تزيد عن 1400 درجة. توضح الدراسة التجريبية الشاملة لبنية وخصائص المراحل البلورية التي تم الحصول عليها بهذه الطريقة ، في بعض الحالات ، تكوين ليس فقط الهياكل البديلة ، ولكن البلورات ، حيث تتغير درجة استبدال الحديد بشكل سلس أو تدريجي. في الواقع ، أنه يتم ملاحظة تكوين الهياكل البلورية مع استبدال التدرجات»,- يلاحظ فلاديمير جيفولين دكتور علوم الرياضيات الفيزيائية.
تتمتع بلورة سداسية من الباريوم المفردة بخاصية امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية في نطاق تردد ضيق إلى حد ما. سيؤدي تنفيذ استبدال التدرج إلى توسيع نطاق تردد الإشعاع الكهرومغناطيسي الممتص ، أو يدرك بمساعدة بلورة واحدة إمكانية حدوث تغيير سلس في تردد الامتصاص. هذه المواد هي ذات أهمية كبيرة لإنتاج الأجهزة الإلكترونية.
زراعة البلورات المتزايدة مع خصائص فريدة من نوعها
يخطط عالم جامعة جنوب الأورال الحكومية إجراء أبحاث أساسية تهدف إلى فهم كيفية تحقيق استبدال التدرج في بلورة واحدة ، وما هي العوامل وكيف تؤثر على مظهر هذا التأثير. المعلومات التي تم الحصول عليها مع هذا على المدى الطويل سوف تسمح بالتحكم في تأثير تكوين البلورات مع استبدال التدرج ، والحصول على الهياكل مع المعلمات اللازمة.
«تعد البلورات المفردة اليوم ذات أهمية كبيرة لأنها يمكن أن توفر مستوى عاليًا من الجودة للمنتج النهائي ، ولديها مجموعة أكبر من التطبيقات والحد الأدنى من العيوب ، لكن عملية إنشائها معقدة للغاية. في مختبر البناء البلوري ، تحت قيادة الدكتور دنيس فيننيك ، يجري العمل بنجاح على تطوير بلورات مفردة. ويؤكد فلاديمير جيفولين على أن الهياكل الحجرية أحادية البلورية لسداسي الفريت من العمل التجريبي الذي تم في إطار تعديل هيكل سداسيريت الباريوم عن طريق استبدال الحديد بعناصر مختلفة كانت الأولى في العالم التي تنتج الفريت متعدد من نوع-أم»,-يوضح فلاديمير جيفولين.
النتائج التي تم التخطيط للحصول عليها كجزء من العمل المخطط لها ستكون بمثابة أساس لإنشاء مواد وظيفية جديدة تستند إلى بلورات هيكسافريت متدرجة من النوع – أم والتي تعتبر واعدة للاستخدام في مختلف مجالات الإلكترونيات الحديثة. سيتم تطوير مشروع علماء جامعة جنوب الأورال الحكومية في اتجاه استراتيجية التطوير العلمي والتكنولوجي للاتحاد الروسي من حيث الانتقال إلى مواد جديدة.