可持續(xù)永磁體，取得突破性進(jìn)展！或?qū)⑷〈F(xiàn)有稀土永磁體

科學(xué)家們?cè)趯ふ乙环N新的、可持續(xù)永磁體方面取得了突破性進(jìn)展。大多數(shù)永磁體是由稀土金屬合金制成，但這些材料的開(kāi)采和加工會(huì)產(chǎn)生有毒的副產(chǎn)品，導(dǎo)致稀土礦山和煉油廠(chǎng)周?chē)纳鷳B(tài)破壞。與此同時(shí)，對(duì)永磁體的需求正在增加，因?yàn)樗鼈兪强稍偕茉?、消費(fèi)電子產(chǎn)品和電動(dòng)汽車(chē)的常見(jiàn)部件。由利茲大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一組科學(xué)家，在一種新的先進(jìn)材料上取得了突破。

這種新材料可能最終會(huì)取代稀土永磁體，研究人員已經(jīng)從一層薄薄的鈷中開(kāi)發(fā)出一種混合薄膜，鈷具有天然的磁性，上面覆蓋著巴克明斯特富勒烯分子（碳的一種形式）。碳的存在，極大地提高了鈷的磁能乘積（衡量磁鐵強(qiáng)度的一種指標(biāo)）在低溫下增加了五倍，其研究成果發(fā)表在《物理評(píng)論B》期刊上，研究小組在零下195攝氏度觀(guān)察到了磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加。

但研究人員希望通過(guò)對(duì)碳分子進(jìn)行化學(xué)操作，能夠在室溫下獲得同樣的效果。利茲物理與天文學(xué)院的聯(lián)合首席研究員蒂姆·穆?tīng)査髂凡┦空f(shuō)：這是我看到的第一個(gè)跡象，表明無(wú)稀土磁鐵可以與稀土基永久磁鐵釤鈷等物質(zhì)相提并論，雖然到目前為止只在低溫下看到了這種效果，但我希望有一天，類(lèi)似這樣的混合磁性材料將取代稀土永磁體，有助于減輕它們?cè)斐傻沫h(huán)境破壞。

雖然碳不是磁性的，但分子與鈷表面結(jié)合的方式會(huì)引起磁釘扎效應(yīng)，這會(huì)阻止鈷中的磁性改變方向，即使在強(qiáng)烈的相反磁場(chǎng)中也是如此，這種表面相互作用是雜化材料具有異常高磁能的關(guān)鍵。雖然混合磁鐵可能需要很長(zhǎng)時(shí)間才能準(zhǔn)備好用于風(fēng)力渦輪機(jī)或電動(dòng)汽車(chē)，但還有其他近在咫尺的應(yīng)用。同樣在利茲的聯(lián)合首席研究員奧斯卡·塞斯佩德斯博士說(shuō)：

雖然室溫下應(yīng)用于塊狀永磁體可能還有很長(zhǎng)的路要走，但利用分子耦合來(lái)調(diào)節(jié)薄膜的磁性，例如在磁存儲(chǔ)器中，是一個(gè)誘人的前景，觸手可及。大多數(shù)硬永磁材料都含有釹和釤等稀土元素，但對(duì)這些材料的環(huán)境影響和供應(yīng)穩(wěn)定性的擔(dān)憂(yōu)正在推動(dòng)對(duì)替代材料的研究。新研究提出了一種鈷和納米碳分子C60的混合雙層，它在磁化強(qiáng)度最小的情況下表現(xiàn)出顯著的磁力增強(qiáng)。

研究證明了這種各向異性增強(qiáng)效應(yīng)不能用現(xiàn)有的分子——金屬磁性界面模型來(lái)描述，概述了一種形式的各向異性，它是由金屬-分子界面上的非對(duì)稱(chēng)磁電耦合引起。由于這種現(xiàn)象是由π?d雜化軌道引起，將這種效應(yīng)稱(chēng)為π各向異性，雖然這種效應(yīng)的臨界溫度目前受到所選分子C60自由度的限制，但研究描述了表面功能化如何能室溫碳基硬磁薄膜的設(shè)計(jì)。

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博科園｜研究/來(lái)自：澳大利亞研究理事會(huì)

參考期刊《應(yīng)用物理快報(bào)·光子學(xué)》

DOI: 10.1063/1.5134907

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