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
Дмитрий Рогозин дал указание оказывать максимальную поддержку следственным органам Фото: Влад КОМЯКОВ - КП Челябинск Источник в отрасли рассказал нашему военному обозревателю Виктору Баранцу, что если все факты подтвердятся, виновным светят немалые сроки Виктор БАРАНЕЦ Не успело Минобороны показать супероружие,
20.07.2018
 
Ведущие филологи страны соберутся в Челябинске - Министерство образования Филологи из разных городов России проведут открытые лекции в рамках летней стратегической сессии всемирной акции «Тотальный диктант», которая впервые пройдет в столице Южного Урала.
20.07.2018
 
Где в Миассе можно подать заявление на пособие к школе? - Миасский рабочий Управлением социальной защиты населения администрации МГО продолжается прием документов на выплату единовременного социального пособия на подготовку к учебному году каждого ребенка из многодетных малоимущих семей.
20.07.2018
Южноуральцы распрощались с оружием почти на 900 тысяч рублей - U74.Ru С начала 2018 года южноуральцы добровольно сдали в органы внутренних дел пистолетов, взрывчатки и боеприпасов на общую сумму более 880 тысяч рублей Жители Челябинской области распрощались с оружием почти на 900 тысяч рублей.
20.07.2018 U74.Ru
Сегодня в большом зале районной администрации состоялась встреча исполняющего обязанности главы района Сергей Ломовцева с карталинскими студентами и выпускниками вузов.
20.07.2018 Карталинская новь
Источник в отрасли рассказал нашему военному обозревателю Виктору Баранцу, что если все факты подтвердятся, виновным светят немалые сроки Виктор БАРАНЕЦ Не успело Минобороны показать супероружие,
20.07.2018 КП Челябинск
Фото из соцсетей - КП Челябинск Знакомые знали, что девочка живет в ужасных условиях, но не шли в полицию, потому что "потом затаскают" Елена КОНОВА - На похоронах тело Полины накрыли белой тканью, она выглядела как пластиковая,
21.07.2018 КП Челябинск
Сегодня утром в третий раз за 2018 год пострадало ограждение тротуара возле перекрестка Октябрьский и Блюхера.
20.07.2018 Знамя Октября
Следственный комитет начал проверку по факту информации в СМИ о действиях косметолога из Магнитогорска, которая якобы в домашних условиях и практически без наркоза проводила пациентке полостную операцию по удалению жира.
20.07.2018 Глагол
День Пластовского района - 2018 - Знамя Октября В Пласте прошли празднования в честь Дня района и Дня металлурга     Горожане и селяне, гости города,
20.07.2018 Знамя Октября
Давайте дружить! - Красный уралец В третий раз форштадский КСЦ «Прометей» принимал районный молодежный фестиваль «Десять колец дружбы».
20.07.2018 Красный уралец
В народном артисте Ростиславе Плятте удивительным образом сочетались любовь к розыгрышу и поразительный такт, знание пикантных анекдотов и манеры английского аристократа,
20.07.2018 Магнитогорский металл
Они строили храм героям войны, поклонялись Иосифу Виссарионовичу и ненавидели женщин Виктория ЯКУШИНА Алексей ИВАНОВ Небольшой 17-тысячный городок Суворов находится в стороне от федеральных трасс на границе Тульской и
20.07.2018 КП Челябинск
Генеральный директор Оргкомитета "Россия-2018" Алексей Сорокин Фото: Александр ГЛУЗ - КП Челябинск Уже неделю мы учимся жить без чемпионата мира. Привыкаем, что бесшабашные латиноамериканцы исчезли с улиц российских городов, а вечером безуспешно переключаем с канала на канал, в поисках футбола.
21.07.2018 КП Челябинск
Прощай, мундиаль! - Красный уралец Целый месяц длился праздник мирового футбола в России. Он собрал более двух миллионов болельщиков со всего мира.
21.07.2018 Красный уралец
«Всухую» на мокром поле - Красный уралец На стадионе «Олимпийский» состоялась игра Областного первенства по футболу.
21.07.2018 Красный уралец
Наши земляки оказались в гуще главного спортивного события 2018 года. Это лето стало переломным в истории российского футбола.
20.07.2018 Магнитогорский металл
В Главном управлении МВД России по Челябинской области стартовала акция #заспорт, к которой присоединяются  сотрудники Межмуниципального отдела МВД России по ЗАТО г. Трехгорный.
20.07.2018 Газета Спектр
СК возбудил дело об убийстве после исчезновения подростка-инвалида - Телекомпания ОТВ На месте работает и.о. южноуральского следственного управления. Областные следователи возбудили уголовное дело после исчезновения 14-летнего подростка с ДЦП из села в Сосновском районе по статье «Убийство лица,
20.07.2018 Телекомпания ОТВ
На данный момент в 62 магнитогорских школах ведутся работы по подготовке к новому учебному году.
20.07.2018 Администрация г. Магнитогорска
За горячую воду платить горожане будут по-разному. С 1 июля 2018 года постановлением министерства тарифного регулирования и энергетики Челябинской области в Магнитогорске вводятся новые нормативы на расход тепловой энергии,
20.07.2018 Магнитогорский металл