Материаловеды из МГУ, МИСИС и МФТИ рекордно ускорили синтез наномагнитов из очень редкого материала — эпсилон оксида железа (ε-Fe₂O₃). Он устойчив лишь в виде наночастиц и отличается от других оксидов железа сложной искаженной кристаллической решеткой. Последнее радикально меняет его магнитные свойства — например, эпсилон оксид железа поглощает излучение миллиметрового диапазона, который может стать рабочим для устройств 6G, а также его очень сложно размагнитить.

Ключом, который сделал возможным промышленное получение материала, стала новая методика, позволяющая получать чистый материал в десятки раз быстрее, чем раньше.

Исследование опубликовано в журнале Journal of Materials Chemistry C.

С точки зрения простейшей школьной химии любое вещество можно описать, указав из каких атомов оно состоит — и в каком соотношении они составляют это вещество. Например, легко отличить друг от друга минералы магнетит (Fe₃O₄) и гематит (Fe₂O₃). В первом на 6 атомов железа приходится 8 атомов кислорода, во втором на 6 атомов железа 9 атомов кислорода.

Но когда речь заходит о физических свойствах материала, например, например, магнитных, то важным оказывается и то, как атомы упакованы в веществе. Например, в гематите Fe₂O₃ каждый атом железа окружен шестью атомами кислорода, так что минерал слабо притягивается к магнитам. А в маггемите, который тоже имеет формулу Fe₂O₃, примерно треть атомов железа окружена лишь четырьмя кислородами — и он очень хорошо притягивается к магниту (а магнетит — еще лучше).

Зная, какое расположение атомов улучшает магнитные свойства, можно создать магнитный материал с «идеальными» свойствами — либо очень хорошо магнитящийся, либо тот, который очень сложно размагнитить, а если постараться, то умеющий делать и то и другое. Но, к сожалению, отнюдь не любые расположения атомов (структуры) устойчивы — в большинстве своем они легко разрушаются, превращаясь в более устойчивые, но менее интересные структуры с точки зрения их свойств.