Nieuwe magnetische legering ontdekt als veelbelovend materiaal
Weblocatie: http://www.fom.nl/live/nieuws/archief_persberichten/persberichten2015/artikel.pag?objectnumber=291480
printerversie
17 maart 2015, 2015/04
Nieuwe magnetische legering ontdekt als veelbelovend materiaal
Een slim samengesteld, nieuw materiaal krijgt door verhitting en afkoeling in een sterk magneetveld boven 20 tesla zeer robuuste magnetische eigenschappen. In de toekomst is dit nieuwe materiaal wellicht goed toepasbaar in magneto-elektronica, zegt dr. Uli Zeitler (HFML) over de ontdekking van
collega's uit Dresden, die hij in de Nijmeegse magneet verder bewerkte. Nature Materials publiceerde het werk op 16 maart 2015.
Figuur 1. Heusler legering
vergroten Figuur 1. Heusler legering
Magnetische orde in een Mn[3 -x]Pt[x]Ga kristal. De spins van twee types mangaanatomen Mn-I en Mn-II zijn tegengesteld maar niet even groot. Door een gedeelte van de Mn-II atomen te vervangen door (niet magnetisch) Pt, worden deze twee bijdragen precies gecompenseerd en het netto magnetisch
moment naar buiten is nagenoeg nul. Toch kan door afkoelen in een extern magneetveld een grote exchange bias aan het systeem opgelegd worden.
Door een compositie van mangaan, platina en gallium te verhitten in een sterk magneetveld en vervolgens af te koelen, ontstaat een nieuw magnetisch materiaal dat zelfs zonder extern magneetveld binnenin nog een de interne magnetisatie van drie tesla vasthoudt. Zo'n grote zogeheten exchange
bias is nooit eerder gevonden.
Goedkope samenstelling
Uli Zeitler, onderzoeker bij het HFML, een gezamenlijk onderzoeksfaciliteit van de Radboud Universiteit en FOM, noemt de vondst relevant omdat de eigenschappen van het nieuw ontdekte effect goed toepasbaar is. Bovendien zijn de gebruikte elementen niet zeer zeldzaam, kostbaar of giftig zijn,
wat bij complexe magnetische materialen wel vaak het geval is.
"Wij zijn hier steeds op zoek naar nieuwe, nuttige materialen als basale bouwsteen voor innovatie. Neem grafeen. Als het lukt om daar touch screens van te maken kunnen we indiumtinoxide in beeldschermen vervangen door het goedkope en veilige koolstof. Tin is giftig en wordt onder moeilijke
omstandigheden gedolven."
Samenwerking in Europa
Het paper in Nature Materials is de eerste publicatie sinds het European Magnet Field Laboratory (EMFL) eind januari van dit jaar officieel is opgericht. En het is meteen een goed voorbeeld van de voordelen van zo'n samenwerking. Chemici van het Max-Planck-Institut fuer Chemische Physik fester
Stoffe in Dresden bedachten en maakten van mangaan, platina en gallium een interessant, ferrimagnetisch materiaal. Ze gingen er eerst mee naar van hun buren: het Hochfeld-Magnetlabor Dresden (HLD-EMFL) van het Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf.
Het HLD is gespecialiseerd in het maken van en het meten in extreem sterke magneetvelden-pulsen (tot 100 tesla, gedurende enkele miliseconden). Daar werd als snel duidelijk dat het nieuwe materiaal interessante eigenschappen had, maar dat er meer tijd in het magneetveld nodig was om deze
eigenschappen verder te onderzoeken en te manipuleren.
Voor continu magneetveld naar Nijmegen
Omdat HLD deel is van het EMFL was het een logische stap om door te verwijzen naar het HFML in Nijmegen, waar sterke magneetvelden gedurende langere tijd (zo nodig meerdere uren) worden gemaakt. Bovendien is het in Nijmegen mogelijk de omstandigheden in de magneet te varieren - zoals in dit
geval de temperatuur. En uiteindelijk is het gelukt, door de combinatie van geavanceerde synthese, metingen in gepulste magneetvelden en metingen in continue magneetvelden een spectaculaire nieuw magnetisch materiaal te ontdekken en te onderzoeken.
Meer informatie:
Design of compensated ferrimagnetic Heusler alloys for giant tunable exchange bias
Ajaya K. Nayak e.a Nature Materials 16 maart 2015 DOI: 10.1038/NMAT4248
u.zeitler@science.ru.nl
024 365 30 61