تعتبر الفريتات سداسية الباريوم واحدة من أكثر المواد شيوعًا استنادًا إلى أكسيد الحديد. نظرًا لحقيقة أن العلماء يواصلون تغيير معلمات السداسيات ، مع تجربة خصائص المادة ، فإن إمكاناتها العملية تتزايد باستمرار. على سبيل المثال ، قام باحثون من جامعة جنوب الأورال الحكومية بتوليف سداسيات فريت حيث يتم استبدال أيونات الحديد بأيونات التيتانيوم. في السابق ، لم يثبت أحد إمكانية الحصول على مواد أحادية الطور بهذه الطريقة. نُشرت نتائج الدراسة في إحدى المجلات المرموقة في الربع الثاني من «Journal of Magnetism and Magnetic Materials».
طريقة جديدة لإنتاج السداسيات أحادية الطور
الحصول على الفريت سداسي هو مجال العمل الرئيسي للمختبر الدولي لمواد الأكسيد المغناطيسي جامعة جنوب الأورال الحكومية. يدرس العلماء منذ عدة سنوات كيف يؤثر استبدال أيونات الحديد مع أيونات العناصر الكيميائية الأخرى على خصائص السداسيات. يتم استخدام هذه المواد بنجاح اليوم ، وخاصة استخدامها بنشاط في إلكترونيات الميكروويف للحماية من إشعاع الميكروويف. أيضا ، يتم استخدام المواد القائمة على أكسيد الحديد ، الفريت سداسي ، كمغناطيس دائم.
السداسيات مثيرة للاهتمام بالنسبة للعلماء ، لأنه بمثالهم ، يمكن للمرء أن يدرس طبيعة تفاعلات التبادل بين أيونات الحديد في حالات الطاقة المختلفة. يقوم المتخصصون بتغيير الخصائص الكهربائية والمغناطيسية للسداسيات من أجل فهم طبيعة الترتيب المغناطيسي وخصائص التفاعل مع المجال الكهرومغناطيسي على مستوى عميق. يتم ذلك من خلال استبدال أيونات الحديد. عادة يتم استبدالها بالكاتيونات العازلة ، أي الكاتيونات بنفس الرسوم. لكن العلماء من جامعة جنوب الأورال الحكومية قرروا في دراستهم اللجوء إلى الاستبدال غير المتجانس النادر. علاوة على ذلك ، لم يتم استخدام اثنين من الأيونات البديلة 2+ و 4+ ، كما فعل الزملاء بالفعل ، ولكن تم تصنيع سداسيات الباريوم مع استبدال غير متجانس من التيتانيوم أيون 4+. كان من المفترض أن يتسبب هذا في انتقال جزء من أيونات الحديد إلى حالة شبه مستقر 2+ ، وهو أمر غير معهود للسداسيات.
«لقد حصلنا على أدلة على أن إنتاج مواد أحادية الطور باستبدال غير متجانس بالتيتانيوم أمر ممكن. عند تحليل الهيكل المغناطيسي وترتيب الشحن ، وجد أن تحقيق حالة شحن واضحة لأيونات الحديد 2+ في درجة حرارة الغرفة مهمة مستحيلة. تقوم حالة الطاقة في النظام "بإخفاء" حالة الشحن من الحديد ، كما هي ، دون الكشف عن حالة الأكسدة 2+. ولكن عندما تنخفض درجة الحرارة ، يصبح من الممكن التحديد بوضوح في أي بيئة أنيونية يكون أيون الحديد ، عند استبداله بالتيتانيوم 4+ ، نشطًا للغاية "للذهاب" إلى 2+ ، وفيه يبقى في حالة الأكسدة 3+.إن الجمع بين حيود النيوترونات وبيانات ترتيب الشحن سيوضح نموذج طبيعة الترتيب المغناطيسي والكهربائي لأيونات الحديد أثناء الاستبدال غير المتغاير»,- قال دنيس فينيك ، رئيس مختبر مواد الأكسيد المغناطيسي من جامعة جنوب الأورال الحكومية ، أستاذ،دكتور العلوم الكيميائية.
أهتمامات المجتمع العلمي الدولي
أجريت الدراسة بالتعاون الدولي الواسع مع ممثلي الأكاديمية الوطنية للعلوم في روسيا البيضاء (مينسك) والمعهد المشترك للبحوث النووية (دوبنا) وجامعة سانت بطرسبرغ الحكومية. كما شارك علماء من فنلندا والجمهورية التشيكية في دراسة تأثير أيونات التيتانيوم على سداسيات الباريوم أثناء الاستبدال غير المتجانس. تم الحصول على نتائج فريدة في إطار مشروع المؤسسة الروسية للبحوث الأساسية مع مؤسسة بيلاروسيا. يقول دنيس فينيك إن البيانات أساسية وتتطلب مزيدًا من البحث.
«بالحكم على النتائج الأولى ، هناك أمل في تطوير هذا الاتجاه. يتم التخطيط للتجارب الجدية مسبقًا - أولاً وقبل كل شيء ، هذه هي تجارب حيود النيوترونات ودراسات موس باوير في نطاق درجة حرارة واسعة ، حتى درجة غليان الهليوم السائل. هذا سيسمح بتوحيد وتحليل النتائج ».
من المحتمل أن النتائج التي حصل عليها علماء جامعة جنوب الأورال الحكومية وزملائهم يمكن استخدامها في علم المواد ، على سبيل المثال ، في تطوير المواد الوظيفية للإلكترونيات الراديوية.
جامعة جنوب الأورال الحكومية هي جامعة للتحولات الرقمية حيث يتم إجراء أبحاث مبتكرة في معظم المجالات ذات الأولوية لتطوير العلوم والتكنولوجيا. البحث في مجال علم المواد هو أحد الاتجاهات الاستراتيجية الثلاثة لتطوير الأنشطة العلمية والتعليمية لجامعة جنوب الأورال إلى جانب صناعة البيئة الرقمية.
جامعة جنوب الأورال الحكومية هى أحد المشاركين في مشروع 5-100 ، المصمم لزيادة القدرة التنافسية للجامعات الروسية بين المراكز البحثية والتعليمية الرائدة في العالم.