Технологии

“Золото дураков” все-таки может быть ценно

Лайнуть/Поделиться

В новом революционном исследовании ученые и инженеры из Университета Миннесоты электрически превратили обильный и дешевый немагнитный сульфид железа, также известный как «золото дураков» или пирит, в магнитный материал.

Это первый раз, когда ученые электрически преобразовали полностью немагнитный материал в магнитный, и это может стать первым шагом в создании ценных новых магнитных материалов для более энергоэффективных устройств памяти компьютера. Исследование было опубликовано в журнале Science Advances 29 июля.

«Большинство людей, разбирающихся в магнетизме, вероятно, сказали бы, что невозможно электрически преобразовать немагнитный материал в магнитный. Однако, когда мы посмотрели немного глубже, мы увидели потенциальный путь и осуществили его», – сказал Крис Лейтон, ведущий автор исследования и заслуженный профессор Университета Макнайта Миннесотского университета на факультете химической инженерии и материаловедения.

Лейтон и его коллеги уже более десяти лет изучают сульфид железа, или «золото дураков», на предмет возможного использования в солнечных элементах. В частности, сера является очень распространенным и недорогим побочным продуктом нефтедобычи. К сожалению, ученые и инженеры не нашли способ сделать материал достаточно эффективным, чтобы реализовать недорогие солнечные элементы, доступные на Земле.

«Мы действительно вернулись к материалу сульфида железа, чтобы попытаться выяснить основные препятствия на пути к дешевым, нетоксичным солнечным элементам», – сказал Лейтон. «Тем временем моя группа также работала в развивающейся области магнитоионики, где мы пытаемся использовать электрические напряжения для управления магнитными свойствами материалов для потенциальных применений в магнитных устройствах хранения данных. В какой-то момент мы поняли, что должны объединить эти два направления исследований, и это окупилось».

Лейтон сказал, что их цель состояла в том, чтобы управлять магнитными свойствами материалов с помощью одного напряжения и очень небольшого электрического тока, что важно для повышения энергоэффективности магнитных устройств. На сегодняшний день прогресс включает включение и выключение ферромагнетизма, наиболее технологически важной формы магнетизма, в других типах магнитных материалов. Сульфид железа, однако, давал возможность электрически индуцировать ферромагнетизм в полностью немагнитном материале.

В исследовании ученые использовали метод, называемый электролитным затвором. Они взяли немагнитный сульфид железа и поместили его в устройство, контактирующее с ионным раствором или электролитом, сравнимым с Gatorade. Затем они приложили всего 1 вольт (меньше напряжения, чем у бытовой батареи), переместили положительно заряженные молекулы к границе раздела между электролитом и сульфидом железа и навели магнетизм. Важно отметить, что они смогли отключить напряжение и вернуть материал в немагнитное состояние, что означает, что они могут обратимо включать и выключать магнетизм.

«Мы были очень удивлены, что это сработало, – сказал Лейтон. «Применяя напряжение, мы, по сути, вливаем электроны в материал. Оказывается, что если вы получите достаточно высокую концентрацию электронов, материал самопроизвольно станет ферромагнитным. Это имеет большой потенциал. Сделав это с сульфидом железа, мы предполагаем, что сможем сделать это и с другими материалами».

Лейтон сказал, что они никогда бы не подумали, что попробуют этот подход, если бы не исследования его команды по изучению сульфида железа для солнечных батарей и работы по магнитоионике.

«Это было идеальное совпадение двух областей исследований», – сказал он.

Следующим шагом ученых будет продолжение исследований по воспроизведению процесса при более высоких температурах, что, по предварительным данным группы, безусловно, возможно. Они также надеются опробовать процесс с другими материалами и продемонстрировать потенциал реальных устройств.

DOI: 10.1126 / sciadv.abb7721


Читайте также: Астрономы нашли планету, где падает дождь из железа

Редакция

Недавние публикации

Пчелы с высокой точностью обнаруживают биомаркеры рака легких

Недавнее исследование, опубликованное в журнале Biosensors and Bioelectronics, говорит о том, что пчелы могут стать важным инструментом для раннего… Читать далее

06/07/2024

Прием препаратов для снижения веса(Ozempic), возможно, повышает риск развития слепоты

Исследование, проведенное в клинике Mass Eye and Ear, выявило связь между широко назначаемыми препаратами для… Читать далее

05/07/2024

Запрет на аборты коррелирует с увеличением смертности новорожденных и младенцев

Закон штата Техас, запрещающий аборты на ранних сроках беременности, ассоциируется с резким увеличением числа смертей… Читать далее

01/07/2024

От размытого изображения к 3D-модели толстого кишечника

Капсульные камеры позволяют почти незаметно и без боли исследовать все уголки кишечника, пока пациент занимается… Читать далее

27/06/2024

Выявлены области мозга, которые искажают реакцию мозга на удовольствие при биполярном расстройстве

Недавнее исследование, проведенное учеными из Университетского колледжа Лондона (UCL), проливает свет на то, как мозг… Читать далее

22/06/2024

Смотреть на экран или в камеру? Что лучше для онлайн-собеседования? Исследование

Исследование японских ученых, опубликованное в журнале Scientific Reports 31 мая, свидетельствует о том, что взгляд… Читать далее

18/06/2024