?
Проект учёных Южно-Уральского государственного университета направлен на разработку физико-химических основ получения монокристаллов на основе гексаферрита бария, которые оптимизируются под задачи и свойства конкретных устройств СВЧ-электроники.
Современная техника и промышленность нуждается в широком наборе свойств искусственно выращенных кристаллов. Светлана Гудкова, старший научный сотрудник Лаборатории роста кристаллов НОЦ ?Нанотехнологии? вместе с командой ученых работает над созданием функционального монокристаллического материала для СВЧ-электроники с рабочей частотой до 100 ГГц. Светлана Александровна получила грант на исследование после победы в конкурсе ?Поддержка молодой науки?, реализуемого в рамках Проекта 5-100.
Особенностью исследования является получение и изучение свойств гексаферрита бария и стронция, легированных марганцем. Гексаферрит бария известен научному сообществу еще с 50-х годов, но тогда его применяли лишь в качестве постоянного магнита.
?Из курса школьной химии мы знаем, что у гексаферрита бария? достаточно простая Брутто формула: ВаFе12019. Это кристаллическая решетка, в которой содержится 12 атомов железа ?и они имеют 5 различных положений внутри кристаллической решетки?
Ион железа имеет большое значение магнитного момента и определяет магнитные свойства решетки гексаферрита бария. Ученые ЮУрГУ замещают эти ионы железа в кристаллической решетке гексаферрита бария ионами марганца. Для чего это нужно? Чтобы изменять частоту ферромагнитного резонанса в кристаллической решетки и варьировать её размеры.
?Для ?чистой??обычной решетки частота магнитного резонанса – это 50 ГГц (гигагерц). Если мы замещаем ионы железа ионами марганца, то эта частота будет уменьшаться. Если замещать железо алюминием – частота будет увеличиваться. Контролирование изменения частоты резонанса позволяет использовать гексаферрит бария в различных электронных приборах?, – рассказывает Светлана Александровна.
Совсем недавно, Светлана открыла для себя интересное применение модифицированному гексаферриту бария:
?В Челябинске, да, и в других российских мегаполисах много разных социальных учреждений и жилых домов, где на крышах расположены вышки сотовой связи. Добавление порошков модифицированных гексаферритов в состав кровельного покрытия смогло бы защитить население от их воздействия?.
Такая идея применения пока находится на теоретическом уровне, но есть вполне реальные возможности применить такую модификацию:
?Конечно, с помощью измененного гексаферрита бария можно сделать всю технику в буквальном смысле ?невидимой? для излучения. Можно уменьшить воздействие лучей микроволновой печи на человека, изготовив, например, некий защитный экран или защитную полимерную крышку, содержащую в составе монокристаллический материал?, – поясняет Светлана Гудкова.
Модифицированный гексаферрит бария можно использовать в качестве поглотителя излучения разночастотных устройств и, наоборот, как источник высокочастотного сигнала. Область применения модифицированного гексаферрита бария очень обширна: от военно-промышленного комплекса до радиотехники и электроники. Причем сам материал может быть изготовлен как в виде порошкового покрытия, так и в виде отдельных элементов устройств.
?Решетка гексаферрита бария известна давно. Просто в какой-то период времени ей не нашли особого применения. ?Вторую жизнь??она получила в 80-х годах прошлого века, когда на её основе стали выпускать жесткие диски для компьютеров. Раньше гексаферрит бария применяли в промышленности в виде порошков, мы же сами выращиваем монокристаллы и находим новые для них применения?
Ученые ЮУрГУ способны прогнозировать свойства монокристаллов, создавать монокристаллические материалы с заданными отличными свойствами вдоль различных кристаллографических направлений. В научном мире это называется ?анизотропией свойств? (когда свойства материала зависят от кристаллографического направления).
После того, как ученые получают кристалл – начинается процесс его изучения: проводится комплексное исследование структуры и свойств материалов для подтверждения применимости монокристаллов в конкретных устройствах электроники.
Для реализации своего проекта ученые развивают внешние коллаборации с ведущими мировыми учеными в области получения и исследования материалов, публикуют совместные статьи и участвуют в конкурсах и конференциях. Поскольку удается выстраивать партнерское взаимодействие с такими научными центрами как МФТИ, МГУ, ЛЭТИ, МИРЭА, МИСиС, а также ведущими мировыми лабораториями Германии, Финляндии, Тайваня, то можно утверждать, что монокристаллы ученых достойно выдерживают конкуренцию на рынке научных исследований и являются объектом интереса мировых ученых.
?