Исследователи проанализировали магнитные характеристики металлооксидных включений, присутствующих в обожжённых глинах, из которых изготовлены современные кирпичи. Оксид железа (III) (Fe2O3) оксид железа (III) – одно из распространенных природных соединений, легко воспроизводимых в лабораторных и промышленных условиях. Он находит широкое применение в различных секторах экономики, выступая в роли катализатора на химических предприятиях, являясь составной частью керамических изделий и используясь в пищевой промышленности красителя.
Среди полиморфных (структурных) разновидностей оксида железа также встречается форма эпсилон (ε) – Fe 2O3 характеризуется уникальными магнитными свойствами, в частности, он отличается высокой временнóй стабильностью по причине того, что его крайне сложно перемагнитить. Поэтому данный материал в будущем может послужить основой для создания нового, более эффективного и компактного класса запоминающих устройств. Однако эта форма оксида железа (III) крайне редко встречается в природе, поэтому ученые ведут разработки технологий получения ε–Fe 2O3, и также исследуют разнообразные материалы, включающие данный вид оксида железа.
«Нашей командой было проведено всестороннее изучение магнитных характеристик частиц Fe 2O3, которые встречаются в обожжённой глине, составляющей современные кирпичи. В её составе присутствуют различные полиморфные формы оксида железа, и особую значимость представляет эпсилон-Fe 2O3. Благодаря своим характеристикам, в будущем он может быть использован при разработке новых типов запоминающих устройств» , – по словам доцента кафедры микро- и наноэлектроники Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» имени В.И. Ульянова, Камиля Газинуровича Гареева.
Кирпичи уже на протяжении многих веков применяются в строительстве, но их магнитные характеристики изучены не в полной мере. Тем не менее, в ходе обжига глины формируются металлические частицы, обладающие различными магнитными свойствами. Исследователи анализировали как лабораторно созданные, так и произведенные промышленным способом образцы кирпича.
Исследования образцов проводились с использованием оборудования семи ресурсных центров Научного парка В Санкт-Петербургском государственном университете для проведения исследований использовались магнитная гранулометрия, спектроскопия ядерного гамма-резонанса, сканирующая электронная микроскопия, рентгенофазовый анализ и импульсные электромагнитные измерения. Полученные данные были проанализированы с помощью микромагнитного моделирования.
Анализ образцов выявил, что характеристики обжига кирпичей оказывают значительное влияние на состав и магнитные свойства частиц оксида железа. При этом, хотя магнитные характеристики и демонстрируют общее сходство, в лабораторных образцах содержится приблизительно вдвое больше включений оксида железа, обладающих суперпарамагнитными свойствами. Данные исследования были опубликованы в научном журнале Magnetochemistry.
Ученым удалось установить и охарактеризовать различные компоненты, входящие в состав обожженной глины. Разработанная ими методика, по мнению исследователей, позволит проводить анализ материалов, представляющих интерес как для электроники, так и для создания археологических и геологических объектов. Такой результат станет возможен благодаря изучению тепловой и фазовой истории образцов почвы, лесов, осадочных пород, керамики и других материалов.
В команду исследователей вошли эксперты из ЛЭТИ, Санкт-Петербургского государственного университета, Физического института имени А.Ф. Иоффе и Дальневосточного федерального университета.
Материалы и изображения предоставлены Центром научных коммуникаций Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» имени В.И. Ульянова (Ленина)