Физики МФТИ и Брестского государственного университета разработали уникальное стекло, активированное наночастицами. Материал обладает комбинацией оптических, электрических и магнитных свойств, сообщили «Жуковский.Life» в пресс-службе МФТИ. Это открытие перспективно для создания новой электроники и датчиков.
За основу исследователи взяли цинк-теллуритные стекла, известные своей прозрачностью и способностью вмещать наночастицы других веществ. Чтобы наделить их магнитными и электрическими качествами, в состав добавили наночастицы титаната бария (BaTiO₃) и оксида железа (Fe₃O₄, магнетит).
«Мы считаем, что магнитоэлектрические свойства стекла проявляются благодаря образованию в нем кластеров оксида железа. Их строение еще предстоит исследовать», — пояснил Михаил Шестаков, старший научный сотрудник лаборатории оптики ультрахолодных атомных систем и функциональных материалов МФТИ.
Учёные синтезировали несколько образцов с разной концентрацией наночастиц. Анализы подтвердили, что при комнатной температуре стекло ведёт себя как парамагнетик, а при охлаждении проявляются признаки ферромагнетизма. Также была зафиксирована остаточная электрическая поляризация.
«На наш взгляд, наиболее значимый результат заключается в том, что активация стекла наночастицами титаната бария и оксида железа приводит к уменьшению его магнитного и электрического откликов по сравнению со стеклом, активированным только наночастицами оксида железа. Можно сказать, наночастицы титаната бария деактивируют синтезированное стекло, что довольно неожиданно», — поделился Михаил Шестаков.
Разработка стала шагом к созданию стеклянных мультиферроиков — материалов, в которых одновременно сосуществуют сегнетоэлектрическое и ферромагнитное упорядочение. Такие материалы крайне востребованы в современных технологиях.
Перспективы применения включают оптоэлектронику и фотонику, где будут использоваться волоконные усилители и управление светом с помощью магнитного поля. В сенсорике планируется создание высокочувствительных магнитоэлектрических датчиков. Также в разработке находятся элементы магнитной памяти и устройства для спинтроники, которые будут применяться в накопителях информации.
В будущем научная группа планирует изучить структуру образовавшихся в стекле кластеров и синтезировать новые материалы с другими активирующими добавками.
Ранее для производства чип-резисторов — миниатюрных компонентов электронных плат — требовалось использование дорогостоящих драгоценных металлов, таких как золото и платина. Разработка российских специалистов позволила создать инновационные резистивные материалы на основе стекла, которые полностью исключают необходимость в этих металлах. Новая технология, разработанная холдингом «Ростех», не имеет аналогов и обеспечивает низкую себестоимость компонентов при сохранении их высоких эксплуатационных характеристик.