Neutronspridning med hög energi är ett kraftfullt verktyg inom spektroskopi som gör det möjligt för forskare att undersöka de fysikaliska och kemiska egenskaperna hos många olika material.
Den är särskilt väl lämpad för att studera de täta och komplexa strukturerna hos lantanid-järn intermetalliska föreningar, såsom den berömda Nd2 Fe14 B. Än så länge har forskare fortfarande inte kommit på hur man kan undersöka materialets värdefulla magnetiska egenskaper med hjälp av neutronspridning.
I en ny studie publicerad i The European Physical Journal Plus , Michael Kuz'min vid Aix-Marseille University, tillsammans med Manuel Richter vid Leibniz IFW Dresden, presenterar en korrigering av tekniken som skulle kunna användas för att bestämma "utbytesfältet" för Nd:en viktig indikator på dess magnetiska egenskaper.
Duons tillvägagångssätt kan hjälpa forskare att bättre förstå ursprunget till neodymföreningars höga motståndskraft mot avmagnetisering, vilket är avgörande för deras användning som permanentmagneter, vilka är oumbärliga för vindkraftverk, elbilar och robotar.
En metalls utbytesfält mäter graden av inriktning mellan kvantspinn hos dess närliggande atomer, vilket är starkt kopplat till styrkan i dess magnetism. Den kan bestämmas genom att mäta skillnaden mellan två nyckelstorheter.
Den första av dessa är övergångsenergin som krävs för att kretsande elektroner ska kunna röra sig mellan "multipletter":nära åtskilda energinivåer associerade med de elektroniska strukturerna hos Nd-atomer. För det andra beskriver spin-orbit splitting interaktionen mellan det regelbundna vinkelmomentet för elektronernas spinn och deras omloppsbana runt deras atomer.
För mätningar av Nd-utbytesfältet uppstår utmaningar eftersom båda dessa storheter påverkas av elektriska fält som genereras av arrangemanget av joner som omger Nd-atomer i kristallgittret, vilket stör ömsesidig interaktion mellan deras kretsande elektroner.
I sin studie föreslår Kuz'min och Richter en ny uppsättning formler för att korrigera för påverkan av detta elektriska fält. Genom att tillämpa dessa korrigeringar på sina observationer hoppas duon att forskare i framtida experiment skulle kunna ha bättre förutsättningar att utforska och utnyttja metallens magnetiska egenskaper med hjälp av neutronspektroskopi.
Mer information: Michael D. Kuz'min et al, Lanthanide-utbytesfält och intermultiplettövergångar i permanentmagnetmaterial, The European Physical Journal Plus (2023). DOI:10.1140/epjp/s13360-023-04449-5
Tillhandahålls av Springer
