Международная Лаборатория магнитных оксидных материалов открыта в Южно-Уральском государственном университете в 2019 году. За это время ученые успели провести несколько десятков исследований, посвященных синтезированию монокристаллов гексаферритов бария и изучению свойств этих материалов.
Гексаферриты бария применяют в микроволновых технологиях, а также при передаче данных, защите от волнового воздействия на высоких частотах. О результатах проведенных исследований рассказал ведущий ученый, руководитель Лаборатории магнитных оксидных материалов, д.ф.-м.н., профессор Владимир Гудков (ЮУрГУ).
— Каких успехов удалось достичь Лаборатории магнитных оксидных материалов за прошедший год?
— За прошедший год сотрудниками лаборатории получены монокристаллы гексаферрита бария без дополнительного допирования. Кристаллы характеризуются малым содержанием центров пиннинга (наноразмерных неоднородностей), что проявилось в достаточно свободном движении доменных стенок. Это новое качество материала, которое требует серьезного изучения.
— Главная задача лаборатории — создание теории, которая объяснит влияние замещения на структуру и свойства гексаферритов бария на атомарном уровне в решетке материалов. Какие шаги уже сделаны в этом направлении?
— Создание теории только началось. Это объемный труд и небыстрый процесс. Мы уже выполнили цикл экспериментальных работ, из которых следует, что из пяти возможных позиций ионы титана в гексаферрите бария изменяют зарядовое состояние ионов железа лишь в одной. Этот факт удалось объяснить образованием ян-теллеровских комплексов с наибольшей энергией стабилизации (образованием самых глубоких минимумов адиабатического потенциала), то есть обосновать необходимость описания системы с привлечением вибронного Гамильтониана.
— К какому выводу вы пришли по результатам экспериментальных работ?
— Из экспериментальных данных мы определили силовую константу, линейную и квадратичную константы вибронной связи, что в конечном итоге позволило построить количественную модель адиабатического потенциала тетраэдрического ян-теллеровского комплекса Fe^{2+}O_{4}, заданного в системе обобщенных симметризованных координат. Эта методика разработана нами, она оригинальная и не воспроизведенная за рубежом.
.jpg)
Фото: В. В. Гудков, ведущий ученый, руководитель Лаборатории магнитных оксидных материалов, д.ф.-м.н., профессор
— Какие публикации ученых ЮУрГУ, связанные с работой лаборатории, вы можете отметить?
— Публикаций было немало, но выделить можно работу, посвященную новому типу подрешетки ян-теллеровских центров в кристалле гексаферрита (Sub-lattice of Jahn-Teller centers in hexaferrite crystal). Результаты исследования были опубликованы в журнале группы Nature «Scientific Reports» (Q1). Исследованная нами искусственная подрешетка показала чувствительность к внешним напряжениям и магнитному полю, поэтому мы можем контролировать свойства кристалла по количеству примесей, напряжению и магнитному полю.
— Как проходит международное сотрудничество в рамках работы лаборатории?
— Мы ведем сотрудничество с российскими и зарубежными вузами и лабораториями. Наиболее тесное международное сотрудничество с Лабораторией сильных магнитных полей (Дрезден, ФРГ). Благодаря этому мы можем проводить эксперименты в условиях, каких сейчас нет в России. Работа, которую мы проводили для создания теории, как раз прошла в лаборатории Дрездена.
О перспективах развития Лаборатории магнитных оксидных материалов сообщил заведующий кафедрой «Материаловедение и физикохимия материалов», лабораторией роста кристаллов НОЦ «Нанотехнологии» ЮУрГУ, доктор химических наук, доцент Денис Винник.
.jpg)
— Применяют ли результаты исследований, которые проводят сотрудники лаборатории, на практике?
— Работы, выполняемые в Лаборатории магнитных оксидных материалов, имеют фундаментальную направленность: они расширяют наши знания и дают более полные представления о процессах, происходящих в природе. Пока рано говорить об их применении на практике, но сами объекты исследования находят практическое применение. Поэтому более полное описание их свойств действительно необходимо.
— Какие исследования будут проводить в лаборатории в будущем?
— Акцент будет сделан на исследовании свойств кристаллов ферритов, чистых и допированных, и их сравнении со свойствами керамических образцов тех же соединений.