|
Направление исследований:
Изучение свойств новых функциональных материалов и перспектив их технического применения для вентильных двигателей на постоянных магнитах, управляемой доставки лекарств, магнитных холодильников, магнитной сепарации и др. Теоретическое и экспериментально исследование магнитных и магнито-тепловых свойств редкоземельных металлов, сплавов и соединений на их основе в области магнитных фазовых переходов. Квантовая экономика. |
|
Лаборатория проводит экспериментальное и теоретическое изучение магнитных, структурных и тепловых свойств наноразмерных 3d и 4f магнетиков. Исследуются микроскопические основы формирования магнитного упорядочения в данном классе объектов. Разрабатываются новые экспериментальные методы исследования наноструктур. Ведется экспериментальное исследование и численное моделирование магнитокалорического эффекта, энтропии. Изучаются фундаментальные свойства магнитных материалов, перспективных с точки зрения технического применения.
|
Лаборатория связана научными контактами со следующими учереждениями:
Ames Laboratory (Ames, USA)
University of Applied Sciences of Western Switzerland
|
Контактная информация:
Комната 1-35;
Телефон: +7 495 939-38-83.
E-mail: akunets@amtc.org
|
Основные публикации по тематике текущих исследований:
1. A.M. Tishin, Y.I. Spichkin. The Magnetocaloric Effect and Its Applications. IoP Publishing, Ltd., Bristol and Philadelphia, 2003, 475 p.
2. M. D. Kuz’min and A.M. Tishin Theory of Crystal-Field Effects in 3d-4f Intermetallic Compounds . In Handbook of Magnetic Materials, edited by K. H. J. Buschow, North-Holland, Amsterdam, 2007, v. 17, ch.3, p. 149-233)
3. A.M. Tishin Magnetocaloric effect in the vicinity of phase transitions. In Handbook of Magnetic Materials, Ed. by K.H.J. Buschow (Amsterdam), 1999, v.12, ch. 4, p. 395-524
4. A.M. Tishin, Yu. Spichkin, J. Bohr Static and Dynamic Stresses. In Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths, edited by K.A. Gschneidner, Jr. and L. Eyring (North-Holland, Amsterdam), 1999, v.26, ch. 170, pp. 87-176.
5. S.A. Nikitin, G. Myalikgulyev, A.M. Tishin , M.P. Annaorazov, K.A. Asatryan, A.L. Tyurin Magnetocaloric effect in Fe-Rh compound. Phys. Letters A, 1990, v.148, N 6,7, pp.363-366.
6. S.Yu. Dan'kov, A.M. Tishin, V.K. Pecharsky, K.A. Gschneidner, Jr. Magnetic phase transitions and the magnetothermal properties of gadolinium . Phys. Rev. B, 1998, v. 57, N. 6, pp.3478-3490
7. A.S. Chernyshov, A.O. Tsokol, A.M. Tishin, K.A. Gschneidner, Jr., V.K. Pecharsky, Magnetic and magnetocaloric properties and the magnetic phase diagram of single-crystal dysprosium, Physical Review B, 2005, v.71, pp 184410-1-184410-17.
8. V.K. Pecharsky, K.A. Gschneidner, Jr., A.O. Pecharsky and A.M. Tishin, Thermodynamics of the Magnetocaloric Effect.// Physical Review B, 2001, v. 64, n. 144406-1 to 144406-13.
9. Zverev V.I., Tishin A.M., Kuz'min M.D. The maximum possible magnetocaloric ΔT-effect Journ. of Appl. Phys. 107, 043907 (2010)
|
Результаты исследований, полученные в последние 5 лет:
1. Проведены детальные комплексные исследования (намагниченность, магнитная восприимчивость, теплоемкость, магнитокалорический эффект) магнитных и магнитотепловых свойств высокочистых монокристаллов гадолиния, тербия и гольмия в области температур 4,2-350 К в магнитных полях до 10 Тл.
2. Показано, что наблюдаемое на эксперименте значение температуры Кюри ферромагнитных материалов зависит от формы образца. Получено теоретическое выражение для определения истинной температуры Кюри ферромагнетиков с учетом размагничивающего фактора.
3. Продемонстрировано, что максимально возможная удельная величина МКЭ в области комнатных температур не превышает 8-18 К/Тл.
|
Подробно о направлении исследований и результах:
Одним из направлений работы лаборатории является исследование магнитных свойств тонкопленочных материалов и материалов, содержащих наночастицы – объекты, имеющие характерный размер порядка (1-100)х10-9м и содержащие 100 – 10 000 атомов. Технологический интерес к этим материалам обусловлен тем, что в рамках такого нового направления, как нанотехнология, ключевой проблемой является создание принципиально новой элементной базы, обеспечивающей достижение предельно малых размеров компонентов электронных схем и устройств. Использование композитных материалов, содержащих наночастицы, позволяет повысить плотность записи информации на магнитные носители, создать разнообразные фильтры, системы доставляющие лекарства в нужную область организма и многое другое. А развитие технологий изготовления механизмов микронных размеров указывает на то, что коммерческие интересы многих компаний связаны с переходом к разработке микро и нано масштабных объектов.
Интерес к исследованию двумерных магнетиков стимулировался открытием почти идеального гейзенберговского квазидвумерного антиферромагнетика К2NiF4. Однако, практически все исследования выполнены на квазидвумерных структурах (представляющих собой слоистые трехмерные структуры). Вместе с этим, экспериментально вопрос о принципиальной возможности магнитного упорядочения в истинных двумерных магнитных системах (в одном слое магнитных атомов) до конца нельзя считать решенным.
Для создания истинных двумерных магнетиков необходимо развитие и использование новых технологических процессов. Большое внимание в связи с этим уделяется изучению высокоупорядоченных искусственных планарных структур - Ленгмюровских пленок. Эти структуры представляют собой стабильные моно- и полислои поверхностно-активных веществ, перенесенных на различные твердотельные подложки. Такие слои могут быть образованы молекулами, обладающими различными специфическими свойствами (намагниченность, проводимость и т.д.). Получающиеся в итоге пленки оказываются удобным и интереснейшим макроскопическим объектом для изучения магнитных свойств в упорядоченных двумерных магнитных системах. Проведенные в данном направлении исследования (совместно с кафедрами биофизики и общей физики) позволили установить, что наличие в подобных системах редкоземельных ионов существенно изменяет их физические свойства.
В то же время в магнитных исследованиях, направленных на выяснение физических свойств низкоразмерных магнитных структур, принципиальным является вопрос разработки новых экспериментальных методик изучения подобных объектов. Существующие, например, магнитооптические методы не позволяют проводить количественного анализа таких систем. Совместная работа группы с лабораторией криоэлектроники МГУ и Институтом земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН продемонстрировала принципиальную возможность измерения с помощью сканирующего сквидовского микроскопа абсолютной величины локального магнитного момента одного атомного слоя.
Другое направлением деятельности лаборатории – изучение материалов обладающих высоким значением магнитокалорического эффекта и имеющих перспективу использования в холодильных установках следующего поколения.
Магнитокалорический эффект (МКЭ) был открыт Варбургом в 1881 году. Его суть заключается в изменении энтропии образца под воздействием магнитного поля сопровождающегося выделением или поглощением тепла. Наибольшего значения МКЭ достигает вблизи точек магнитных фазовых переходов, сильно зависит от типа магнитного упорядочения и, разумеется, от приложенного магнитного поля. Среди чистых веществ рекордсменом является Gd. В окрестностях точки Кюри температура образца в адиабатических условиях меняется на 15 градусов в поле 7,5 Тл. Основные усилия исследователей сконцентрированы на поиске новых материалов обладающих возможно большим значением МКЭ в широкой области температур. Активизация работ в этом направлении связана с перспективами применения таких материалов в качестве рабочего тела холодильных машин. В отличие от существующих установок, использующих газообразные хладагенты (CFC, HCFC, HFC, NH3) новые устройства имеют больший КПД и экологически безопасны. Действующий прототип созданный в Iowa State University при мощности 600 Вт и поле 5 Тл имел КПД 60% от цикла Карно.
Лаборатория располагает двумя установками, позволяющими непосредственно измерять МКЭ в статических полях с индукцией до 2 Тл и импульсных полях с индукцией до 7 Тл. Последние работы группы связаны с изучением МКЭ в интерметаллических соединений на основе Dy и Gd, а так же численному моделированию магнитотепловых процессов в таких материалах. Один из научных проектов, осуществляемых в настоящее время совместно с группой профессора K.A.Gschneidner и проф. V.K.Pecharsky (Ames Lab, Iowa State University), посвящен исследованию магнитных и магнитотепловых свойств соединений редкоземельных материалов. Эти материалы, демонстрирующие «гигантские» (свыше 20 К в полях 7 Тл) значения МКЭ, рассматриваются как возможная база для создания рабочих тел холодильных машин.
Вместе с тем в лаборатории проводятся работы посвященные изучению магнитных, структурных и тепловых, высокочистых монокристаллов РЗМ, а также уточнение влияния чистоты и степени совершенства структуры на количество магнитных фаз и их относительное расположение на фазовых диаграммах. Уточнение магнитных фазовых диаграмм в области существования сложных спиновых геликоидальных структур типа спин-слип и гелифан. Ведутся работы по детальному исследованию магнитного вклада в теплоемкость гадолиния в сильных магнитных полях до 10Т. Создаются установки для исследования тепловых свойств наночастиц, перспективных с точки зрения магнитной гипертермии в диапазоне частот 100-400кГц. Продолжается численное моделирование процессов теплообмена в опухоли.
|
|
Главная страница
Карта сайта
Поиск
Контакты
На верх страницы