Проект реализуется в рамках программы "ПРИОРИТЕТ 2030".
В рамках проекта будет создана совместная лаборатория из числа сотрудников УрФУ и ИФМ УрО РАН. Создание такой лаборатории позволит обеспечить упрощенный доступ к высокотехнологическому научно-техническому оборудованию, находящемуся в распоряжении участников лаборатории. Направление деятельности лаборатории соответствует таким направлениям Стратегического проекта 4 «Академическое превосходство» как:
1. Развитие в университете исследований мирового уровня, выполнение разработок в интересах реального сектора экономики, формирование сквозного «бесшовного» процесса использования результатов научных исследований для создания инновационных продуктов и технологий в рамках модели TRL (до TRL 7);
2. Развитие в УрФУ кадрового потенциала науки, поддержка молодых исследователей, обеспечение массовой вовлеченности ППС в исследовательскую и инновационную деятельность в интересах предприятий региона и базовых отраслей РФ;
3. Привлечение в УрФУ на работу эффективных российских и иностранных исследователей, как ведущих, так и молодых;
4. Развитие интеграции УрФУ с академическими институтами.
Сотрудники лаборатории будут заниматься фундаментальными и поисковыми научными исследованиями в области магнетизма направленных на поиск и создание магнитных материалов перспективных для возможного широкого применения в энергетике и сенсорике. Также планируется подготовка научных кадров из числа молодых сотрудников лаборатории.
Научная новизна разработки магнитотвердых материалов будет определяться: (1) подходом к выбору оптимальной концентрации циркония, основанному на контроле фазового состава и микроструктуры твердых растворов сплавов Sm-Co-Fe-Cu-Zr для изготовления высокотемпературных постоянных магнитов с рабочей температурой Тр ≥ 450оС и повышенной остаточной индукций; (2) применением метода дифференциальной сканирующей калориметрии для исследования жидкофазного спекания in-situ непрессованных порошков (Nd,Dy)-Fe-B в установке DSC; (3) разработкой специальных легкоплавких добавок для реализации жидкофазного спекания магнитоанизотропных порошков (Sm,Zr)(Fe,Co,Ti)12; (4) применением комбинации поверхностно-активных веществ (ПАВ) для повышения магнитных гистерезисных свойств порошков Sm-Fe-N.
Ранее участниками проекта были развиты теоретические подходы описания спин-зависимых явлений в хиральных магнетиках, разработаны технологические подходы синтеза тонких пленок и многослойных наноструктур для спинтроники и магниточувствительных сенсоров. Данные работы будут развиты при выполнении настоящего проекта.
Научная новизна задачи заключается в получении и в исследовании кристаллической структуры и магнитных свойств новых нестехиометрических соединений типа RT2T`x, (R = редкоземельный металл; T, T` = Fe, Co, Mn и другие 3d переходные металлы группы железа) и стехиометрических соединений типа RT2(Si,Ge)2 со слоистой кристаллической структурой. В рамках проекта будет создан экспериментальный фундамент для выяснения основных факторов, определяющих существование и физические новые свойства нестехиометрических RT2T`x соединений со структурами типа MgCu2. Будет изучено влияние состава сплавов на гигантскую магнитострикцию. Будут получены гидриды нестехиометрических интерметаллидов, определены их кристаллические структуры и магнитные свойства. C целью определения вклада в формирование магнитных свойств атомов 3d металла, занимающих позиции редкоземельных атомов, свойства нестехиометрических соединений RT2T`x будут сравниваться со свойствами аналогичных твердых растворов RT2-xT`x.
При выполнении проекта планируется выяснить роль внешних воздействий (давление, магнитное поле) на такие системы на возникновение фазовых переходов типа макроскопический магнитный беспорядок-порядок. Ранее обнаруженные авторами проекта фрустрации в соединениях со слоистой кристаллической структурой расширяют класс фрустрированных систем и могут привлечь интерес для новых теоретических и экспериментальных исследований. Впервые было обнаружено формирование магнитной анизотропии типа легкая плоскость в соединениях GdMn2Si2 и La1-xGdxMn2Si2, в которых подрешетка Mn характеризуется одноосной магнитокристаллической анизотропией, а Gd имеет сферически симметричную 4f-электронную оболочку. К возникновению необычной магнитной структуры приводят конкуренция отрицательного межслойного взаимодействия Mn-Mn и отрицательного взаимодействия Gd-Mn, а также наличие одноосной магнитной анизотропии подрешетки Mn. Тип анизотропии в таких объектах определяется не взаимодействием анизотропных электронных оболочек f- и d-атомов с кристаллическим полем решетки, как это обычно бывает в редкоземельных интерметаллидах, а обменными f-d и d-d взаимодействиями. Полученные результаты имеют существенное значение для понимания природы формирования различных типов магнитного упорядочения в магнетиках с естественной и искусственной слоистой структурой и нуждаются в дальнейшем более тщательном изучении.
