Они нужны для создания новых устройств, таких как сенсоры или системы хранения данных высокой плотности. Один из самых популярных материалов в этой области — сплав железа и кобальта (Fe-Co). Он обладает отличными магнитными свойствами, но ученые столкнулись с проблемой: улучшать его характеристики становится все сложнее. Нужен был новый подход.

Результаты опубликованы в издании Physical Review Materials.

Ранние исследования показали, что если добавить в сплав Fe-Co тяжелые элементы, например, иридий (Ir), то намагниченность материала может значительно вырасти. Современные технологии, такие как машинное обучение, помогли ученым быстрее находить новые составы материалов. Один из таких материалов — сплав Fe-Co с добавлением иридия (Fe-Co-Ir). Он показал магнитные свойства, которые даже превосходят обычные сплавы Fe-Co. Но почему так происходит? Как именно иридий влияет на магнитные свойства? Это оставалось загадкой.

Чтобы разобраться, группа ученых под руководством Такахиро Ямадзаки из Токийского научного университета (TUS) решила использовать новый метод. Они создали тонкие пленки из сплава Fe-Co-Ir, где количество иридия постепенно увеличивалось от одного конца к другому. Это позволило им точно изучить, как меняются свойства материала в зависимости от концентрации иридия. Для измерений они использовали мощный инструмент — рентгеновский магнитный круговой дихроизм (XMCD). Это метод, который позволяет «увидеть» магнитные свойства материала на атомном уровне.

Ученые работали на установке SPring-8 — это крупнейший в мире источник синхротронного излучения. Они использовали два типа рентгеновских лучей: мягкие (для изучения железа и кобальта) и жесткие (для изучения иридия). Это помогло понять, как каждый элемент влияет на магнитные свойства сплава.

Результаты оказались впечатляющими. Магнитные моменты железа и иридия значительно выросли при добавлении иридия. Например, магнитный момент железа увеличился в 1,44 раза, а иридия — в 1,54 раза, когда концентрация иридия достигла 11%. Чтобы объяснить это, ученые провели компьютерные расчеты. Оказалось, что иридий усиливает взаимодействие между электронами железа, кобальта и самого иридия. Это приводит к увеличению магнитного момента.

Наши результаты показывают, что иридий играет ключевую роль в улучшении магнитных свойств сплава Fe-Co-Ir, — говорит Такахиро Ямадзаки.

Этот подход поможет создавать более эффективные материалы для электродвигателей и устройств хранения данных. Это не только улучшит технологии, но и сделает их более экологичными.

Кроме того, сплав Fe-Co-Ir может стать основой для новых электронных устройств. После дополнительных испытаний он может быть использован для создания экономичных и мощных систем хранения данных.

Что удалось выяснить:

• Иридий значительно усиливает магнитные свойства сплава Fe-Co.
• Магнитный момент железа увеличился в 1,44 раза, а иридия — в 1,54 раза.
• Взаимодействие между электронами железа, кобальта и иридия играет ключевую роль.
• Новый материал может быть использован для создания более эффективных устройств.

Ранее ученые вырастили идеальные пленки для создания магнитного материала.