Главная страница О Кафедре Учебная часть Практикум Научная работа

Лаборатория аморфных и кристаллических
сплавов редкоземельных металлов


Руководитель лаборатории:

С.А. Никитин,
заслуженный профессор МГУ,
доктор физико-математических наук,
Лауреат Государственной премии СССР.
Сотрудники:

А.С. Андреенко, профессор, доктор физ.-мат. наук
Т.И. Иванова, доцент, кандидат физ.-мат. наук
А.Е. Богданов, ст. преподаватель, кандидат физ.-мат. наук
Ю.А. Овченкова, ассистент, кандидат физ-мат наук
Н.Ю. Панкратов, ст.н.с., кандидат физ-мат наук<
Направление исследований:

Направлением исследований является изучение магнитных свойств, магнитотепловых эффектов, обменных, магнитокристаллических и магнитоупругих взаимодействий в кристаллических, нанокристаллических и аморфных сплавах и соединениях на основе редкоземельных и переходных металлов и их гидридов. Проводятся измерения намагниченности, магнитной анизотропии, магнитострикции и магнитоупругих эффектов. Обнаружены гигантские магнитострикционные, магнитокалорические и эластокалорические эффекты в некоторых редкоземельных сплавах и соединениях. Установлены особенности процессов намагничивания в аморфных редкоземельных сплавах. Изучается специфика магнетизма и обменных взаимодействий в соединениях редких земель с 3d-переходными металлами, кремнием и германием. Исследуется природа магнитной анизотропии соединений редкая земля -3d-переходной металл, модифицированных лёгкими элементами внедрения (водородом, дейтерием и азотом). Полученные результаты являются основой для управления магнитными свойствами РЗ соединений с помощью гидрирования. Проводятся работы по разработке РЗ материалов для магнитострикционнных излучателей, акустических, гидравлических и холодильных устройств. Исследуется природа магнитных фазовых переходов и влияние этих переходов на магнитные, магнитоупругие и электрические свойства РЗ сплавов и соединений.
Основные публикации:
  1. 1. Белов К.П., Катаев Г.И., Левитин Р.З., Никитин С.А., Соколов В.И. Гигантская магнострикция. Успехи физических наук, т.140, в.2, с.271-313 (1983).
  2. 2. Никитин С.А. Магнитные свойства редкоземельных металлов и сплавов. Изд. МГУ, 1989, 247 с.
  3. 3. Андреенко А.С., Белов К.П., Никитин С.А., Тишин А.М. Магнитокалорический эффект в редкоземельных магнитных материалах. Успехи физических наук, т.158, в.4, с.553-579 (1989).
  4. 4. Андреенко А.С., Никитин С.А. Магнитные свойства аморфных сплавов редкоземельных и 3d-переходных металлов, Успехи физических наук, т.40, в.6, с.581-597 (1997).
  5. 5. Nikitin S.A., Tereshina I.S., Pankratov N.Yu., Skourski Yu.V. Spin reorientation and crystal field in the single-crystal hydride HoFe11TiH, Phys.Rev.B, v. 63, p. 134420 (2001).
  6. 6. Никитин С.А. Магнитоупругие эффекты в редкоземельных металлах и их сплавах в области магнитных фазовых переходов, Известия РАН, сер.физ. т.71, №11, с.4-8 (2007).
  7. 7. Tereshina I.S., Chistyakov O.D., Burkhanov G.S., Tereshina E.A., Nikitin S.A., Folcik L., Drulis H. Change of Curie temperature and effective exchange fields in ferrimagnetic R2Fe14B compounds upon hydrogenation. Hydrogen Science and chemistry of Carbon Nanomaterials, Springer, p. 599-604 (2007).
  8. 8. Терешина И.С., Туляков А.П., Никитин С.А., Политова Г.А., Скоков К.П. Возрастание магнитострикционной восприимчивости в сплавах Tb0.3Dy0.67Ho0.03Fe2 xCox при замещении железа кобальтом. Физика твёрдого тела, т. 49, в. 2, стр. 304-308, (2007).
  9. 9. Терешина Е.А., Терешина И.С., Никитин С.А. и др. Влияние гидрирования на магнитные свойства интерметаллического соединения Er2Fe14B c моно и нанокристаллической структурами, Физика твёрдого тела, т.5, с. 54-60 (2008).
  10. 10. Ivanova T.I., Nikitin S.A., Suski W., Tskhadadze G.A., Ovtchenkova I.A., Badurski D. Magnetic properties, magnetoresistivity and magnetocaloric effect in GdxLa1-xMnSi alloys. Journal of Rare Earths, v. 27(4), p. 684-687 (2009).
Лаборатория проводит научные исследования совместно с российским и зарубежными организациями:
  • Институт исследования материалов и конденсированного состояния, ФРГ, Дрезден
  • Институт структурных исследований и низких температур, Польша, г. Вроцлав
  • Международная лаборатория сильных магнитных полей и низких температур, Польша, г. Вроцлав
  • Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН
  • Тверской государственный университет
  • Воронежский политехнический университет
Гранты и финансирование:

Гранты РФФИ, грант президента РФ "Поддержки молодых учёных"
Контактная информация:

Комната 3-46
Телефон (495) 939-49-02
e-mail: nikitin (at) phys.msu.ru
Результаты исследований:

В настоящее время одним из самых интересных и перспективных классов магнетиков являются кристаллические, нанокристаллические и аморфные сплавы на основе редкоземельных металлов. В настоящее время сотрудниками нашей лаборатории исследуется природа магнитной анизотропии кристаллических и аморфных соединений редкая земля – 3d-переходной металл, модифицированных элементами внедрения (водородом, дейтерием и азотом). Показано, что в этих соединениях при введении элементов внедрения происходит значительное объемное расширение элементарной ячейки кристаллической решетки и сильное повышение температур Кюри. Изучаются влияние атомов водорода и азота на магнитную анизотропию, при этом обнаружено, что атомы внедрения оказывают сильное влияние на спин-переориентационные переходы и на магнитные фазовые диаграммы. Установлено, что введение элементов внедрения приводит к изменению локального окружения РЗ иона и, как следствие, вызывает кардинальное изменение магнитной анизотропии редкоземельной подрешетки. Это изменение коррелирует со знаком фактора Стивенса редкоземельного иона, который определяет квадрупольный момент 4f-электронной подоболочки РЗ иона. Наши исследования показали, что введение легких элементов внедрения в кристаллическую решетка интерметаллидов является эффективным методом управления их основными магнитными характеристиками.
В лаборатории исследуются также магнитные свойства соединений на основе редкая земля – титан – скандий – германий и кремний R(Ti,Sc)(Si,Ge). Здесь обнаружены новые ферро– и антиферромагнетики с высокими значения температур магнитного упорядочения. При исследовании аморфных магнетиков на основе редкоземельных металлов сотрудниками лаборатории были обнаружены гигантская магнитострикция в аморфных сплавах редкоземельных металлов с железом и кобальтом и переключение оси легкого намагничивания наведенной магнитной анизотропии под действием магнитного поля. Показано, что механизмы магнитного гистерезиса в аморфных сплавах принципиально отличаются от тех, которые существуют в кристаллических магнетиках. При исследовании магнитоупругих явлений и эффектов в редкоземельных металлах и сплавах был обнаружен ряд новых эффектов: гигантская магнитострикция и сильные изменения модуля упругости под действием магнитного поля. На основе этих эффектов создаются эффективные магнитострикционные материалы для генерации ультразвука и управления лазерными лучами в адаптивной оптике, для линий задержек и других устройств.
В лаборатории также изучается магнитокалорический эффект. Суть его в том, что при быстром изменении намагниченности образца меняется его температура. Работы наших сотрудников носят приоритетный характер. Установлены закономерности в зависимости магнитокалорического эффекта и магнитострикции от намагниченности в области магнитных фазовых переходов в зонных ферримагнетиках RCo2 и R2Fe17. Показано, что полученные результаты могут быть объяснены в рамках зонной теории на основе s-d-модели. Обнаружен гигантский вращательный магнитокалорический эффект в монокристаллах соединений Rco5. Получены материалы с магнитокалорическим эффектом, достигающим величины 10-15K, что дает возможность их использования в качестве рабочих тел для магнитных холодильных машин. В последние годы возрос интерес к созданию опытных образцов магнитных рефрижераторов, работающих на основе магнитокалорического эффекта, поэтому работа в данном направлении приобретает особую значимость. Весьма перспективным является также исследование магнитных свойств при воздействии высоких давлений. Созданная в лаборатории экспериментальная установка позволяет измерять изменение намагниченности и температуры магнитных фазовых переходов магнетиков под действием высокого давления. Получаемая при этом информация важна для определения зависимости интегралов обмена от межатомных расстояний. Эти данные значительно расширяют знания о механизмах обменных взаимодействий в кристаллических и аморфных магнитных сплавах и соединениях на основе элементов редких земель. Обменные взаимодействия определяющим образом влияют на образование различных магнитных структур: ферромагнитных, ферримагнитных, спиральных, асперомагнитных и др.
В лаборатории аморфных и кристаллических сплавов редкоземельных металлов подготовлены пять докторских диссертаций, которые были успешно защищены на Ученом Совете, а также завершены работы над кандидатскими диссертациями двадцати аспирантов и соискателей. Каждый год лаборатория публикует более десяти печатных работ в отечественных и иностранных журналах. Лаборатория поддерживает научные связи с рядом институтов и научных учреждений как в России, так и за рубежом. В настоящее время в лаборатории работает шесть сотрудников, несколько аспирантов и дипломников, проводится работа по подготовке докторских и кандидатских диссертаций. Работы лаборатории финансируются за счет Российского фонда фундаментальных исследований.
Статьи:

Магнитокалорический эффект в магнитоупорядоченных веществах

Современное состояние исследований в области магнетизма аморфных и кристаллических сплавов редкоземельных металлов
Карта сайта Поиск Контакты На верх страницы