Три кристалла для хранения данных
25 января 2022 г.
Российские ученые описали структуру и физические свойства трех кристаллов, обладающих нетривиальными магнитными свойствами. Все исследованные соединения оставались стабильными при сильном нагреве и охлаждении, благодаря чему их можно использовать в качестве элементов памяти в суперкомпьютерах, которые очень чувствительны к внешним воздействиям. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.
В сибирских месторождениях мрамора и магнийсодержащих пород можно обнаружить оксобораты – природные минералы, представляющие собой соединения бора, кислорода и различных металлов, таких как железо, магний и титан. Некоторые из них считаются весьма перспективными в качестве прототипов материалов для микроэлектроники благодаря хорошо управляемым магнитным и термическим свойствам. На их основе потенциально можно будет создавать элементы памяти и микропроцессоры, работающие в разы быстрее существующих и при этом потребляющие гораздо меньше энергии.
Некоторые оксобораты имеют настолько нетривиальный состав и структуру, что до сих пор не удается воспроизвести их в лабораторных условиях. Среди таких систем известны три соединения – вонсенит, халсит и азопроит, которые различаются составом, соотношением входящих в них металлов и кристаллической структурой. Однако их строение и физические свойства до сих пор оставались малоизученными.
Ранее исследователи из Института химии силикатов имени И. В. Гребенщикова РАН (Санкт-Петербург), Казанского федерального университета (Казань), Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург) и Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (Москва) описали кристаллическую структуру и поведение при нагревании двух оксоборатов – вонсенита и халсита. Авторы выяснили, что атомы в этих кристаллах уложены в виде геометрических фигур – треугольников (так соединяются атомы бора с кислородом) и октаэдров, то есть восьмигранников, образованных кислородом и металлами. Оба вещества остаются стабильными при нагревании до 400 °С. При более высоких температурах железо в их составе окисляется, что приводит к деформациям их структуры и последующему разложению.
«Наши исследования оксоборатов позволили подробнее описать взаимосвязь между их составом, структурой и свойствами, что поможет определить области потенциального применения, а также условия, в которых синтетические аналоги на их основе можно будет использовать в качестве элементов микроэлектроники. Мы планируем и далее изучать подобные соединения, в том числе искусственные, чтобы расширить спектр материалов для элементов памяти нового поколения»,– рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Ярослав Бирюков, кандидат химических наук, старший научный сотрудник ИХС РАН.
Источник: Пресс-служба РНФ