Размер кристалла определяет магнитные свойства материала

Японские учёные выяснили, что размер кристаллической решётки помогает точнее предсказывать магнитное состояние необычных материалов

Исследователи из Токийского университета науки и Университета Тохоку изучали кристаллы типа Цая — они имитируют структуру квазикристаллов, но имеют повторяющуюся решётку, которую можно исследовать экспериментально. В таких материалах атомы образуют кластеры с редкоземельными элементами (тербием, диспрозием и гольмием), несущими магнитные моменты.

Раньше для классификации магнитного поведения использовали концентрацию валентных электронов, но этот метод давал сбои из-за различий в составе сплавов. Учёные синтезировали кристаллы на основе Au–Al и Au–Ga с редкоземельными элементами, сравнили их структуру и магнитные свойства, а затем объединили данные с результатами по другим соединениям типа Цая. Выяснилось, что существует почти монотонная обратная зависимость между концентрацией электронов и параметром решётки — размерами повторяющейся единицы кристалла.

Оказалось, что по размеру решётки можно чётко выделить три магнитных состояния: при параметре выше 14,72 × 10⁻¹⁰ м возникает антиферромагнитное состояние, между 14,62 и 14,72 × 10⁻¹⁰ м — ферромагнитное с результирующей намагниченностью, а ниже 14,62 × 10⁻¹⁰ м материал переходит в состояние спинового стекла. Это позволяет строить единую фазовую диаграмму и целенаправленно искать новые магнитные материалы. Исследование опубликовано в Journal of the American Chemical Society.

Источник: Interesting Engineering