La création de matériaux innovants est l'un des domaines les plus importants de la science moderne. Le développement actif de l'Industrie 4.0 nécessite de nouvelles propriétés des éléments composites de l'électronique. Les recherches des scientifiques de l'Université d'État de l'Oural du Sud sont mises en œuvre dans ce domaine. Le laboratoire de croissance des cristaux de SUSU effectue la modification des propriétés et de la structure des ferrites, qui sont des oxydes de fer avec les oxydes d'autres métaux. Cette tâche est réalisée en introduisant d'autres éléments chimiques dans la structure de l'hexaferrite de baryum afin d'obtenir de nouvelles caractéristiques de travail du matériau.

Un des derniers articles de recherche consacré à ce sujet a été publié fin 2017 dans Céramique Internationale .

"La spécificité de la structure cristalline de la ferrite réside dans le fait qu'elle a cinq positions différentes du fer dans le réseau cristallin. C'est exactement ce qui permet de modifier la structure et les propriétés du matériau dans une plage suffisamment large. La structure du matériau initial change son propriétés après introduction d'autres éléments, ce qui élargit les possibilités de son utilisation. Par conséquent, en changeant la composition chimique du matériau, nous pouvons modifier ses caractéristiques de fonctionnement. Nous avons recherché la distribution de l'indium sur les positions de l'élément de substitution, " dit Denis Vinnik, Chef du laboratoire de croissance des cristaux.

Les scientifiques ont un intérêt particulier à déterminer laquelle des positions du fer dans le réseau de l'hexaferrite de baryum est la plus préférentielle pour le nouvel élément :les propriétés du matériau modifié dépendent de sa structure. Au moment présent, les positions cristallographiques que l'indium va placer ont été déterminées. Des recherches sont menées dans le domaine de l'étude des caractéristiques des très hautes fréquences et de la nature d'autres propriétés diverses des ferrites.

« Notre intérêt pour les ferrites de baryum est conditionné par leurs hautes propriétés fonctionnelles, " explique Aleksey Valentinovich. " La stabilité chimique et la résistance à la corrosion rendent ces matériaux sans danger pour l'environnement et utilisables pour une durée pratiquement illimitée. Les hexaferrites possèdent d'excellents paramètres magnétiques. La faible conductivité électrique spécifique permet d'appliquer des aimants hexaferrite en présence de champs magnétiques à haute fréquence, ce qui est prometteur pour la microélectronique. De nos jours, ce matériau a un grand potentiel pour absorber les interférences électromagnétiques (EMI) dans la gamme des micro-ondes. Par conséquent, les hexaferrites sont applicables aux technologies micro-ondes et à la transmission de données et à la protection contre l'exposition aux ondes à hautes fréquences.

"Nous travaillons avec une 'palette' de divers éléments chimiques, dont le wolframium, aluminium, titane, manganèse et silicium. Nous aimerions savoir comment de telles substitutions affectent les propriétés du matériau, " dit Svetlana Aleksandrovna. " Maintenant, nous travaillons avec du germanate de plomb. En outre, nous étudions les caractéristiques physiques de l'hexaferrite de baryum avec plomb placable et son comportement à haute température. À un certain point de chauffage jusqu'à une température spécifique, l'échantillon commence à rétrécir ; c'est un phénomène assez extraordinaire. Au sein de cette expérience, nous avons calculé le coefficient de dilatation linéaire et obtenu des dépendances intéressantes. Il existe des matériaux à coefficient de dilatation négatif ou nul; ils ne changent pas de taille pendant le chauffage. Ceci est important à des températures extrêmes, car certains détails électroniques surchauffent même dans des conditions normales."

L'hexaferrite de baryum avec du plomb placable est l'un des domaines d'étude du Crystal Growth Laboratory. Les scientifiques ont maintenant développé des monocristaux avec une faible densité de défauts qui peuvent être appliqués comme éléments fonctionnels d'appareils électroniques. Potentiellement, le matériau peut être utilisé pour la création d'un ordinateur quantique qui aurait la capacité de performance la plus élevée parmi les dispositifs informatiques existants.

Le développement de nouveaux matériaux magnétiques au 21ème siècle permettra de créer des éléments de mémoire avec une réponse à grande vitesse, volume important, et fiabilité. Cette classe de matériaux a de nombreuses applications.