Материаловеды из МГУ установили абсолютный рекорд коэрцитивной силы ферритовых магнитов (на основе оксида железа), превзойдя предыдущее рекордное значение сразу на 25 процентов. Материал был создан на основе гексаферрита стронция, который широко применяется в качестве материала постоянных магнитов компактных электродвигателей и при изготовлении магнитных носителей данных.

Гигантские значения коэрцитивной силы в 40 килоэрстед открывают новые применения в области беспроводной передачи данных за счет больших частот ферромагнитного резонанса, близких к терагерцовому диапазону. Ключом к созданию рекордного материала стала новая методика замещения части атомов железа в структуре на атомы алюминия. Исследование опубликовано в журнале Materials Today.

Магнетизм материалов — это чисто квантовое явление, возникающее благодаря наличию у электронов магнитного момента — спина. Если электроны крепко связаны с конкретным атомом вещества, то можно говорить о том, что атомы обладают магнитным моментом, который определяется суммой магнитных моментов электронов. То есть каждый атом такого материала выступает в роли маленького магнита (если, конечно, сумма магнитных моментов электронов не оказывается равна нулю).

В типичных ферромагнетиках спины большинства магнитных атомов оказываются сонаправлены за счет межатомных обменных взаимодействий. Тогда и у макроскопического фрагмента материала возникает магнитный момент, называемый иначе намагниченностью. За счет этого материал способен втягиваться или отталкиваться от магнитного поля — так магниты притягиваются или отталкиваются друг от друга.

Такие материалы можно поделить на два больших класса — магнитомягкие и магнитотвердые. Магнитомягкие материалы легко меняют направление спинов атомов, из которых они состоят, а магнитотвердые материалы — наоборот, сохраняют свою намагниченность даже рядом с очень сильными магнитами. Магнитное поле, которое нужно приложить для того, чтобы изменить намагниченность фрагмента материала на противоположную (поменять местами северный и южный полюс постоянного магнита) называют коэрцитивной силой.

Для магнитомягких ферритов эта величина не превышает 500 напряженностей магнитного поля Земли (100 эрстед). Из них, к примеру, делают сердечники для трансформаторов. Магнитотвердые материалы применяются в постоянных магнитах (например, в магнитах на холодильнике или в ветрогенераторах). Для магнитотвердых материалов, разработанных группой Льва Трусова, коэрцитивная сила составляет 40 килоэрстед или 80 тысяч полей Земли.