Изучено влияние замещения железа на хром в высокотемпературном борате-магнетике FeBO3

Обычно при нагреве вещества расширяются, реже — сжимаются. Такое явление называется отрицательным термическим расширением (NTE), и такие материалы очень востребованы в материаловедении, поскольку позволяют нивелировать многие негативные эффекты, вызванные нагревом: растрескивание кристаллов, деформации оптических систем, разрушение композитов и др.

Российский коллектив из кристаллографов и физиков Петербурга (Институт химии силикатов и СПбГУ), Казани (КФУ) и Красноярска (Институт физики СО РАН и СФУ) изучил влияние замещения железа на хром в известном высокотемпературном борате-магнетике FeBO3. Он применяется, например, в качестве коммерческого монохроматора на синхротронных установках. Однако для работы кристалл необходимо нагревать до Tс ~350 K, что не только повышает риск возникновения нежелаемых дефектов, но и усложняет конструкцию узла (требуется система нагрева), увеличивая энергозатраты.

Помимо улучшения термических свойств, введение хрома (х = 0.14) позволило вырастить кристаллы с температурой магнитного перехода, близкой к комнатной (Tс ~314–318 K), а еще найти область отрицательного объемного термического расширения вплоть до температуры перехода. В широком интервале температур эти бораты характеризуются низким термическим расширением (LTE), что очень важно для использования в прецизионных устройствах. В общем, эти результаты показывают очень интересное направление в дизайне функциональных материалов с настраиваемыми свойствами для оптики и спинтроники.

Работа опубликована в Journal of Materials Chemistry C (IF = 5.2) и, что примечательно, вошла в коллекцию «HOT Papers». Работа поддержана РНФ.

Источник: Пресс –служба СПбГУ