Ученые из МГУ с коллегами подробно изучили магнитный фазовый переход первого рода на примере соединения FeRhPd. Простым примером фазового перехода первого рода является процесс кристаллизации воды. При нуле градусов по Цельсию в воде образуются небольшие кристаллиты, вокруг которых образуется новая фаза – лед. В бинарных и тройных сплавах на основе железа и родия наблюдается похожий фазовый переход, только этот материал меняет не агрегатное состояние, а тип упорядочения магнитных моментов в узлах кристаллической решетки. Результаты исследования опубликованы в престижном научном журнале Journal of Alloys and Compounds.

Рисунок

До сих пор не удается полностью установить все механизмы, ответственные за возникновение описанного явления. Однако авторы статьи смогли объяснить механизм, который приводит к уменьшению температуры фазового перехода при повышении концентрации палладия в сплаве. Согласно представленным в работе исследованиям, температура фазового перехода зависит от величин магнитных моментов атомов железа, родия, палладия и от расстояний между этими атомами, которые варьируются при небольшом изменении концентрации палладия. Определив корреляции между этими параметрами, удалось установить механизм, ответственный за изменение температуры фазового перехода. Кроме того, в статье сделаны важные выводы о закономерностях формирования дополнительной кристаллографической фазы, исследованы ее структурные и магнитные свойства.

Для решения поставленной задачи была проведена огромная экспериментальная и теоретическая работа, участие в которой приняли ученые из России, Германии, Японии, Аргентины и Бразилии. В опубликованной статье представлены экспериментальные результаты, полученные с помощью самых современных методик: синхротронных исследований, нескольких видов электронной микроскопии. Эти данные позволили с высокой точностью охарактеризовать параметры кристаллической структуры, а также определить величины полевых и температурных зависимостей намагниченности. Теоретические расчеты проведены при помощи компьютерной симуляции исследуемых кристаллов. Совместный анализ теоретических и экспериментальных данных позволил повысить надежность и достоверность сделанных выводов. Ожидается, что полученные результаты станут фундаментом для создания единой теории подобных фазовых переходов.

Проведенные исследования интересны не только с фундаментальной, но и с прикладной точек зрения. Материалы, которые обладают подобным фазовым переходом, перспективны для использования в твердотельных охлаждающих системах. Используемая в настоящее время парогазовая (на основе фреона) технология охлаждения была предложена более ста лет назад. Она является менее энергоэффективной, экологичной и долговечной по сравнению с предлагаемой твердотельной технологией, основанной на возникновении магнитного фазового перехода. Таким образом, исследования, посвященные изучению магнитных и тепловых свойств новых функциональных материалов, могут стать толчком для становления нового этапа технологического прогресса.

 

Информация и фото предоставлены пресс-службой МГУ