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通过添加非磁性元素使铁磁体磁性更强

         【据sciencedaily网站2017年6月23日报道】美国能源部艾姆斯实验室的研究人员发现,通过向钆锗合金中添加大量几乎没有磁性的元素钪,这一完全不可能的方式,使磁性材料的磁性功能得到加强。

 

  它是如此地令人意外,以致于研究人员在他们发表的研究成果中,称其为“违背直觉的实验发现成果”。“当人们谈到磁学时,他们不会对钪谈及太多,因为没有必要对该元素做过多谈论,”艾姆斯实验室的联合科学家,雅罗斯拉夫.麦缀科说道,“它不仅是稀有元素,而且价格贵,几乎不会显示磁性特征。”

 

 “传统的智者说,如果你拿A和B两种复合物,并将它们组合在一起,你通常会得到一些两种复合物特性的综合特征属性。但在钆中加入钪的情况中,我们观察到了突如其来的异常。”

 

  多年来对磁热材料的研究探索,关系到之前,由维塔利.佩切尔斯基及后来的卡尔.格施奈德纳在1997年,在稀土合金中发现的巨大磁热效应,为在磁性稀土复合物中,寻找隐藏特性的计算理论模型打下基础。磁性稀土复合物是通过引入少量其它元素,改变已知材料的电子结构而形成的。

 

 “从计算模型中,我们估计到钪会给工作台带来一些非同寻常的东西:在它单独的3d电子行为中,我们看到了出乎意料的巨大磁力矩提升,”艾姆斯实验室的联合科学家,杜尔加.博迪亚说,“它对钆的5d电子及钪的3d电子状态进行混合,这是利用钪加强磁力,及使其形成铁磁体状态的关键。”

 

 “基础研究需要经过一段时间,才能产生成果。这就是一个典型范例,在二十年前,我们的研究团队就已开始研究那些被称为5:4的复合物,”艾姆斯实验室的团队领导,及爱俄华州立大学的著名教授维塔利.佩查尔斯基说,“只有现在在我们对这些独特的包含稀土元素的材料有了足够解,对它们的研究不仅变得轻松,而且能按照我们的意愿,准确预测操作方式以改变它们的属性。”

 

 这一发现将极大改变对钪及其它传统非磁性元素在磁性材料研发方面的考虑及利用,从而可能创造出新的对有用磁性稀土复合物进行控制,操作,加强磁性功能的工具。

 

 该研究在论文有深入讨论,由雅罗斯拉夫.麦缀科,杜尔加.博迪亚,刘晶,维塔利.佩查尔斯基,共同著作的《用钪加强磁性功能,打破稀土设计的模式》的论文,发表在《化学材料》杂志上。

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