Команда учёных изучила магнитные свойства металлооксидных включений в составе обожжённых глин, составляющих современные кирпичи. Оксид железа (III) (Fe2O3) является одним из широко встречающихся в природе соединений, которое к тому же не составляет труда синтезировать в искусственных условиях. Оксид железа (III) активно применяется в различных отраслях экономики: он служит катализатором на химических производствах, является компонентом керамики, а также используется в качестве пищевого красителя.
Источник фото: СПбГЭТУ ЛЭТИ
Кроме того, одна из полиморфных (структурных) модификаций оксида железа – эпсилон (ε) – Fe2O3 характеризуется уникальными магнитными свойствами, в частности, он отличается высокой временнóй стабильностью по причине того, что его крайне сложно перемагнитить. Поэтому данный материал в будущем может послужить основой для создания нового, более эффективного и компактного класса запоминающих устройств. Однако эта форма оксида железа (III) крайне редко встречается в природе, поэтому ученые ведут разработки технологий получения ε–Fe2O3, а также изучают различные материалы, содержащие этот тип оксида железа.
«Наша команда провела комплексное исследование магнитных свойств частиц Fe2O3, содержащихся в обожжённой глине современных кирпичей. В ней присутствуют различные полиморфные модификации оксида железа, среди которых значительный интерес представляет эпсилон-Fe2O3. Благодаря своим свойствам он в перспективе может рассматриваться как материал для создания новых классов ячеек памяти», – рассказал доцент кафедры микро- и наноэлектроники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Камиль Газинурович Гареев.
Хотя сами по себе кирпичи используются в качестве строительного материала тысячи лет, их магнитные свойства исследованы недостаточно. Однако в процессе обжига глины образуются металлические частицы различных магнитных состояний. Причем ученые изучали образцы кирпича как полученные в лаборатории, так и серийные промышленные образцы.
Образцы изучались на оборудовании семи ресурсных центров Научного парка СПбГУ. Экспериментальные методы включали магнитную гранулометрию, спектроскопию ядерного гамма-резонанса, сканирующую электронную микроскопию и рентгенофазовый анализ, а также импульсные электромагнитные измерения. Для интерпретации собранных данных было применено микромагнитное моделирование.
Изучение образцов показало, что на состав и магнитные характеристики частиц оксида железа существенно влияют параметры обжига кирпичей. При этом, несмотря на общее сходство магнитных характеристик, лабораторные образцы содержат примерно вдвое больше включений оксида железа с суперпарамагнитными свойствами. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Magnetochemistry.
Учёным удалось выявить и описать разные частицы в составе обожженной глины. По словам исследователей, разработанная ими методика поможет анализировать материалы, интересные и для электроники, и для формирования археологических и геологических объектов. Это станет возможно благодаря исследованиям тепловой и фазовой истории образцов почвы, лесов, осадочных пород, керамики и многого другого.
В составе команды учёных – специалисты из ЛЭТИ, СПбГУ, ФТИ им. А.Ф. Иоффе и ДВФУ.
Информация и фото предоставлены Центром научных коммуникаций СПбГЭТУ "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)
