Такие магниты могут использоваться для производства современной электроники – новых устройств записи информации или создания магнитных сенсоров. Прежде все синтезированные металлоорганические магниты не могли конкурировать с традиционными в своей способности сохранять магнитные свойства при комнатной температуре и внешнем магнитном поле.
Магниты необходимы для производства процессоров и устройств хранения памяти в компьютерах, электрических моторов в бытовой технике. Традиционные магниты тяжелые, их не просто и энергетически дорого произвести в промышленных масштабах, а некоторые из производных, например, лантаниды, относятся к редким элементам. Поэтому ученые ищут способы конструировать магниты с заданными свойствами из доступных соединений.
Международным коллективом ученых Франции, Испании, Финляндии, Великобритании, и Дании при участии исследователя ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» разработан способ создания легких магнитов на основе хрома и органического соединения пиразина. В состав материала также входят ионы лития и хлора. Полученное соединение не теряет магнитные свойства при комнатной температуре при напряженностях внешнего магнитного поля до 7500 эрстед, что в тысячи раз превосходит напряженность магнитного поля Земли, и сохраняет намагниченность при температурах до 242 оС. Характеристики магнитов на основе ионов металлов и недорогих органических соединений могут быть сравнимы со значительно более дорогими коммерческими образцами.
«В работе предложен простой и эффективный синтетический подход к созданию нового поколения высокотемпературных, легких магнитов. Такие материалы будут крайне востребованы в развивающейся сфере магнитной электроники, для разработки новых устройств записи информации или создания магнитных сенсоров. С методической точки зрения в работе показано, что поляризованное рентгеновское излучение может зафиксировать тонкие эффекты в подобных структурах. Но принципиальный прорыв в том, что молекулярные магниты перестают быть игрушкой в руках ученых и могут быть полезны для разработчиков современной электроники», – рассказывает старший научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского КНЦ СО РАН Михаил Платунов.
Работа является результатом сотрудничества физиков и химиков. Ученым удалось проследить изменение валентности, а также структурных и магнитных свойств на уровне отдельных элементов. Кроме того, в исследовании были использованы сверхчувствительные методы на основе синхротронных источников излучения. В частности, поляризационная спектроскопия рентгеновского поглощения. Такие подходы нужны для наблюдения за материалами, в которых напрямую невозможно определить степень окисления ионов металла и изучить их магнитные свойства. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.