Уникальный материал выращивают ученые Крымского федерального университета
Инновационными разработками крымских учёных заинтересовались иностранные коллеги. Кристаллы выращивают в особых лабораторных условиях. Элементы не имеют аналогов по своим характеристикам, в частности, по устойчивости к крайне низким температурам. А уникальные магнитные свойства позволяют использовать их для передового медицинского оборудования, квантовых компьютеров, систем навигации и связи.
Зеленые осколки - словно битое бутылочное стекло – притягиваются к магниту. Это не фокус, а свойства кристаллов бората железа. Уникальный материал выращивают ученые Крымского федерального университета.
Чтобы вырастить один такой кристалл размером в 5 миллиметров, потребуется порядка 10 дней, и соблюдение режима, в этой ростовой печи температура поднимается до 1000 градусов и затем с помощью автоматики регулируется. Главное, чтобы из раза в раз процесс был идентичным. Российским учёным удалось добиться высокой точности колебания, не превышают одну сотую процента.
Кристаллы бората железа – уникальные монохроматоры, своего рода фильтры, которые могут выделять определенную частоту из широкого спектра излучения. Они оказались незаменимы для синхротронов, которые по поручению президента сейчас строят в Новосибирске и Подмосковье. Это ускорители частиц, с помощью которых, как рентгеном, можно проверять свойства различных материалов. А еще эти кристаллы сверхчувствительны к магнитным полям и могут быть использованы в медицине.
"Сердце, и мозг, и другие органы излучают или порождают магнитные поля, которые несут дополнительную информацию о функциональном состоянии, о здоровье этих органов. До сих пор для того, чтобы зарегистрировать слабое поле, требуются огромные установки размером с комнату, так называемые сквид-магнитометры. Наш кристалл размером несколько миллиметров", - рассказал Марк Стругацкий, заведующий кафедрой физики кондиционных средств, физических методов, информационных технологий в медицине КФУ им. Вернадского.
Кристаллы бората железа - искусственный материал. Впервые был синтезирован в Принстонском университете более 60 лет назад. Но только крымским ученым удалось добиться производства кристаллов без дефектов с одинаковой внутренней структурой атомов. Совершенство, без которого невозможно промышленное использование.
"Если пластина получилась шестиугольная, уже хорошо. Если на этой пластине есть ровные участки без каких-либо трещин наплывов, то тоже это считается огромным достижением. Ну а если рентгеноструктурный анализ подтверждает его внутреннее совершенство, такой кристалл уже пригоден для дальнейших применений", - отметила Юлия Могиленец, доцент физико-технического института КФУ им. Вернадского.
А это еще один материал с магнетическими свойствами, который создают в соседней лаборатории. Кристаллы железо-иттриевого граната, точнее пленка. Толщина слоя на подложке - всего одна четвертая волоса.
"Данные слои используются в СВЧ технике, в квантовых технологиях, различного рода устройствах. Например, СВЧ фильтры, резонаторы, функциональный материал для квантового компьютера", - пояснил Егор Павлюк, ведущий инженер научно-исследовательского центра функциональных материалов и нанотехнологий КФУ им. Вернадского.
Оптика, акустические передатчики, устройства хранения данных, лазеры - такие пленки улавливают и преобразуют даже слабые магнитные сигналы. Их можно использовать и в космической промышленности, они не теряют своих свойств даже при экстремально низких температурах.
Требования к объёму обрабатываемой информации для устройств, таких как мобильные телефоны и компьютеры, растут. При этом индустрия старается сделать их как можно компактнее и легче. Кристаллы, которые производят в крымских лабораториях, помогут человечеству сделать следующий шаг в развитии альтернативных технологий.