• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Ny nanostrukturbaserad process kommer att effektivisera produktionen av magnetiska material

    Denna figur visar proverna av blocksampolymer (vänster) och homopolymer (höger). Bakgrunden till båda figurerna är en transmissionselektronmikroskopibild som visar att blocksampolymeren är gjord av nanoskopiska domäner visualiserade som ett bikakemönster av koboltrika cylindrar medan homopolymeren är ostrukturerad men innehåller små koboltpartiklar som visas i svart. Liknande små koboltpartiklar finns i blocksampolymeren men de är inte lätta att observera på grund av den nanoskopiska blocksampolymerens superstruktur. Den kemiska strukturen för båda polymererna visas också tillsammans med pulverprover av de två materialen. Blocksampolymeren attraheras av den vita magnetstången som visas på fotografiet medan det icke-magnetiska homopolymerprovet inte har någon sådan attraktion. Kredit:Foto producerat av Tew Research Group vid University of Massachusetts Amherst

    Forskare vid University of Massachusetts Amherst rapporterar att de för första gången har designat en mycket enklare metod för att förbereda beställda magnetiska material än någonsin tidigare, genom att koppla magnetiska egenskaper till nanostrukturbildning vid låga temperaturer.

    Den innovativa processen tillåter dem att skapa rumstemperatur ferromagnetiska material som är stabila under långa perioder mer effektivt och med färre steg än mer komplicerade befintliga metoder. Tillvägagångssättet beskrivs av UMass Amherst polymerforskare Gregory Tew och kollegor i numret den 27 september av Naturkommunikation .

    Tew förklarar att hans grupps signaturförbättring är en enstegsmetod för att generera ordnade magnetiska material baserade på koboltnanostrukturer genom att koda en blocksampolymer med lämplig kemisk information för att självorganisera i nanoskopiska domäner. Blocksampolymerer är uppbyggda av två eller flera enkelpolymersubenheter sammanlänkade med kovalenta kemiska bindningar.

    Den nya processen ger magnetiska egenskaper till material vid uppvärmning av provet en gång till en relativt låg temperatur, cirka 390 grader (200 grader Celsius), som omvandlar dem till rumstemperatur, helt magnetiska material. De flesta tidigare processer krävde antingen mycket högre temperaturer eller fler processsteg för att uppnå samma resultat, vilket ökar kostnaderna, säger Tew.

    Han lägger till, "De små koboltpartiklarna bör inte vara magnetiska vid rumstemperatur eftersom de är för små. Blocksampolymerens nanostruktur begränsar dem lokalt vilket tydligen inducerar starkare magnetiska interaktioner mellan partiklarna, ger rumstemperatur ferromagnetiska material som har många praktiska tillämpningar."

    "Tills nu, det har inte varit möjligt att producera beställt, magnetiska material via blocksampolymerer i en enkel process, " Tew säger. "Nuvarande metoder kräver flera steg bara för att generera de beställda magnetiska materialen. De har också begränsad effektivitet eftersom de kanske inte bibehåller troheten hos den beställda blocksampolymeren, de kan inte begränsa de magnetiska materialen till en domän av blocksampolymeren, eller så producerar de helt enkelt inte starkt magnetiska material. Vår process svarar på alla dessa begränsningar."

    Magnetiska material används i allt från minneslagringsenheter i våra telefoner och datorer till dataremsorna på betal- och kreditkort. Tew och kollegor har upptäckt ett sätt att bygga blocksampolymerer med den nödvändiga kemiska informationen för att självorganisera till nanoskopiska strukturer som är en miljondels millimeter tunna, eller cirka 50, 000 gånger tunnare än ett genomsnittligt människohår.

    Tidigare studier har visat att segmentsampolymerer kan organiseras över relativt stora ytor. Vad gör UMass Amherst forskargruppens resultat så spännande, Tew säger, är den möjliga kopplingen av långdistansorganisation med förbättrade magnetiska egenskaper. Detta kan leda till lägre kostnadsutveckling av nya minnesmedia, gigantiska magneto-resistiva enheter och futuristiska spintroniska enheter som kan inkludera "instant on"-datorer eller datorer som kräver mycket mindre ström, påpekar han.

    Han lägger till, "Även om arbete återstår att göra innan nya datalagringsapplikationer aktiveras, till exempel att göra magneterna hårdare, vår process är mycket avstämbar och därför anpassningsbar för att införliva olika typer av metallprekursorer. Detta resultat borde vara intressant för alla forskare inom nanoteknik eftersom det visar definitivt att nano-inneslutning leder till helt nya egenskaper, i detta fall rumstemperaturmagnetiska material."

    "Vårt arbete belyser vikten av att lära sig att kontrollera ett materials nanostruktur. Vi visar att nanostrukturen är direkt relaterad till ett viktigt och praktiskt resultat, det är, förmågan att generera rumstemperaturmagneter."

    "Vårt arbete belyser vikten av att lära sig att kontrollera ett materials nanostruktur. Vi visar att nanostrukturen är direkt relaterad till ett viktigt och praktiskt resultat, det är, förmågan att generera rumstemperaturmagneter." Som en del av denna studie, UMass Amherst-teamet visade också att användning av en blocksampolymer eller nanoskopiskt material resulterar i ett material som är magnetiskt vid rumstemperatur. Däremot med användning av en homopolymer, eller ostrukturerat material, leder endast till mycket mindre användbara icke- eller partiellmagnetiska material.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com