Детали для квантового компьютера: в ЮУрГУ создают материалы для электроники 21 века

Фото: www.susu.ru

Создание инновационных материалов  — одно из наиболее значимых направлений современной науки. Активное развитие Индустрии 4.0 требует новых свойств от составляющих элементов электроники. В рамках этого направления реализуются исследования ученых Южно-Уральского государственного университета. Лаборатория роста кристаллов ЮУрГУ занимается модифицированием свойств и структуры ферритов, представляющих собой оксиды железа с оксидами других металлов. Эта задача осуществляется путем внедрения в структуру гексаферрита бария других химических элементов для получения новых рабочих характеристик материала.

Одна из последних научных статей, посвященных данной теме, опубликована в конце 2017 года в высокорейтинговом журнале Ceramics International, индексируемом базами данных Scopus и Web of Science. Среди авторов статьи – сотрудники лаборатории: кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Научно-практического центра Национальной академии наук Беларуси по материаловедению Алексей Труханов ; кандидат технических наук, заведующий Лабораторией роста кристаллов Денис Винник ; кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Лаборатории роста кристаллов Светлана Гудкова .

Тематика и количество публикаций по теме гексаферритов бария по данным Scopus

Позиции железа и новые свойства материалов

«Особенность кристаллической структуры ферритов в том, что она имеет 5 различных позиций железа в кристаллической решетке. Именно это позволяет модифицировать структуру и свойства материала в достаточно широких пределах. Структура исходного материала меняет свои свойства при внедрении других элементов, и это расширяет возможности его использования. Таким образом, путем изменения химического состава мы можем модифицировать рабочие характеристики материала. Нами было исследовано размещение индия по позициям замещающего элемента»,  — рассказывает заведующий Лабораторией роста кристаллов Денис Винник.

Особый интерес для ученых представляет то, какая из позиций железа в решетке гексаферрита бария наиболее предпочтительна для нового элемента: от структуры модифицированного материала зависят его свойства. В настоящее время определены кристаллографические позиции, которые займет индий. Ведутся работы в направлении исследования СВЧ-характеристик и изучения природы других разнообразных свойств ферритов.

Кристаллическая структура гексагонального феррита М-типа (тип магнетоплюмбита)

«Наш интерес к бариевым ферритам обусловлен их высокими функциональными свойствами,  — объясняет Алексей Валентинович.  — Химическая стабильность и коррозионная стойкость делает эти материалы экологически безопасными и годными к применению практически без ограничений во времени. Гексаферриты обладают превосходными магнитными параметрами. Низкая удельная электропроводность позволяет применять гексаферритовые магниты при наличии высокочастотных магнитных полей, что перспективно для микроэлектроники. Сейчас данный материал имеет большой потенциал в поглощении электромагнитного излучения (ЭМИ) в микроволновом диапазоне. Таким образом, гексаферриты находят применение в микроволновых технологиях, а также при передаче данных, защите от волнового воздействия на высоких частотах».

Другие проекты и «палитра» химических элементов

«Мы работаем с широкой «палитрой» химических элементов: это вольфрам, алюминий, титан, марганец, кремний и др. Нас интересует, как влияют на свойство материала такие замещения,   — отмечает Светлана Александровна.  — Сейчас работаем с германатом свинца. Кроме того, мы занимаемся изучением физических характеристик, поведения при высоких температурах гексаферрита бария, замещенных свинцом. При нагреве до определенной температуры образец начинает сжиматься  — это довольно необычное явление. В рамках данного эксперимента производилось измерение коэффициента линейного расширения, и получились интересные зависимости. Есть материалы с отрицательным или нулевым коэффициентом расширения, они практически не меняют размеров при нагреве. Это важно при экстремальных температурах, так как даже в обычных условиях некоторые электронные детали перегреваются».

Монокристалл германата свинца

Квантовый компьютер и другие возможности применения

Гексаферрит бария с замещением свинцом  — одно из направлений деятельности Лаборатории роста кристаллов. На сегодняшний день ученым удалось вырастить монокристаллы с низкой плотностью дефектов. Они могут применяться в качестве рабочих элементов устройств электроники. Потенциально материал может найти применение при создании квантового компьютера, имеющего самую высокую производительность среди существующих вычислительных устройств.

Следует отметить, что разработка новых магнитных материалов в XXI веке позволит создавать элементы памяти с высоким быстродействием, а также значительным объемом и надежностью. Данный класс материалов обладает большими перспективами, и это лишь некоторые из потенциальных возможностей их применения.

Виктория Матвейчук; фото: Виктория Матвейчук, архив А. Труханова

Последние новости Челябинской области по теме:
Детали для квантового компьютера: в ЮУрГУ создают материалы для электроники 21 века

- Челябинск
Челябинские ученые создают инновационные материалы, которые могут быть использованы для создания новейшей электроники, сообщает пресс-служба ЮУрГУ.
15:19 22.03.2018 Полит74
- Челябинск
Молодые ученые ЮУрГУ ведут опыты - используя инновационные материалы, получают детали для квантового компьютера.
15:17 22.03.2018 Lentachel.Ru
- Челябинск
Сотрудникам лаборатории роста кристаллов ЮУрГУ удалось вырастить монокристаллы с низкой плотностью дефектов, которые могут применяться в качестве рабочих элементов устройств электроники.
14:12 22.03.2018 Южноуральская панорама
- Челябинск
Они работают с оксидом железа и другими химическими элементами. В лаборатории ЮУрГУ молодые ученые производят детали для квантового компьютера.
13:13 22.03.2018 Телекомпания ОТВ
- Челябинск
Ученые Южно-Уральского государственного университета занимаются созданием инновационных материалов.
13:02 22.03.2018 Chelyabinsk Today
Детали для квантового компьютера: в ЮУрГУ создают материалы для электр... - ЮУрГУ
Детали для квантового компьютера: в ЮУрГУ создают материалы для электроники 21 века - Челябинск
Создание инновационных материалов — одно из наиболее значимых направлений современной науки.
10:22 22.03.2018 ЮУрГУ
 
По теме
 
14 сентября состоялась всероссийская встреча родителей с участием руководителя федеральной службы по надзору в сфере образования и науки Сергеем Кравцовым.
18.09.2018
14 сентября состоялась всероссийская встреча родителей с участием руководителя федеральной службы по надзору в сфере образования и науки Сергеем Кравцовым.
18.09.2018
Ни минуты покоя! - ЮУрГГПУ 15 сентября в Профессионально-педагогическом институте ЮУрГГПУ прошёл День здоровья.
18.09.2018
 
Факультет психологии  Института социально-гуманитарных наук  ЮУрГУ завершает набор на курсы по программе профессиональной переподготовки «Основы психологии».
18.09.2018
9-летнего мальчика искали с 17 сентября. В тот день ребенок пропал по пути в школу, после того как вышел из своего дома по улице Дзержинского в Ленинском районе Челябинска.
19.09.2018 MediaЗавод
Восемьдесят первый пошёл! - Магнитогорский металл Старт нового театрального сезона в Магнитогорске традиционно был дан "Карнавалом у Пушкина".
18.09.2018 Магнитогорский металл
В выходные в музее «Магнезит» шёл оживлённый творческий процесс: взрослые и дети учились выкладывать мозаику, а постичь азы этого искусства им помогала Александра Спиридонова.
18.09.2018 Саткинский рабочий
Юрий Иванов оставил яркий след в культурной жизни города и страны. Магнитогорская государственная академическая хоровая капелла имени С. Г. Эйдинова исполнит произведения,
18.09.2018 Магнитогорский металл
Ошибку на памятнике исправили полвека спустя. Вряд ли скульптор Алексей Зеленский (на фото), автор знаменитого памятника "Рабочий", предполагал, что его творение на протяжении многих лет будут сопровождать путаницы и ошибки.
18.09.2018 Магнитогорский металл
Магнитогорск . Жители города могут оказать существенную помощь в защите Ярослава Зайцева — Чемпиона России и мира, мастера спорта международного класса, который в настоящее время находится в местном СИЗО.
19.09.2018 Верстов.Инфо
В очередь на тренировки - Озерский вестник Впервые в Озерске состоялся фестиваль спортивных объединений, действующих на территории округа.
18.09.2018 Озерский вестник
Южный Урал готов к холодам - УралИнформБюро Тепло начало поступать в дома. Средний уровень готовности муниципалитетов Южного Урала к отопительному сезону составляет 98%.
18.09.2018 УралИнформБюро
В Челябинске, на базе Областного кожно-венерологический диспансера №3, продолжает работу первый подростковый кабинет для профилактики и лечения инфекций, передающихся половым путем.
18.09.2018 Городская больница №5
19 сентября в отдельных районах Миасского городского округа запланировано отключение электро- и газоснабжения, горячей и холодной воды Плановые работы в Миассе 19 сентября Фото:
18.09.2018 U74.Ru
Тепло начало поступать в дома. Средний уровень готовности муниципалитетов Южного Урала к отопительному сезону составляет 98%.
18.09.2018 УралИнформБюро