В лаборатории физической химии стекла (ЛФХС) ИХС РАН разработана охраноспособная технология и впервые получены новые композиционные стекломатериалы (КСМ) с двумя магнитными подсистемами (Fe3O4 / MnxOy), перспективные для использования в функциональной микроэлектронике для создания новых устройств для записи, хранения и считывания информации. Разработанный способ обеспечивает предотвращение неконтролируемой агрегации наночастиц допанта в поровом пространстве матриц, что предотвращает потери магнитных свойств, и направлен на миниатюризацию микросхем оперативной памяти.
По результатам исследования опубликована статья в журнале, входящем в базы цитирования Web of Sciences, Scopus и РИНЦ [1] и получен патент РФ на изобретение [2].
Новые КСМ (в форме пластин толщиной ≤ 1.5 мм) синтезированы на основе неорганических термо- и химически стабильных матриц из высококремнеземных нанопористых стекол (НПС) со сквозной пористостью и узким распределением пор по размерам (3-5 нм), магнитные свойства которых обусловлены присутствием кристаллитов магнетита Fe3O4 [3, 4]. Вторая магнитная подсистема MnxOy (оксиды марганца в разной степени окисления) сформирована в поровом пространстве матриц. Исследованы химический (элементный) и фазовый составы КСМ, валентно-координационное состояние железа и марганца, а также характеристики магнитного состояния полученных КСМ в сравнении с характеристиками НПС-матриц. Показано, что формирование второй магнитной подсистемы приводит к увеличению остаточной намагниченности и намагниченности насыщения, а также коэрцитивной силы материала, что способствует повышению устойчивости КСМ к размагничивающим факторам.
Практическая значимость разработанных материалов с двумя разными магнитными подсистемами обусловлена перспективностью их использования в технологиях создания новых магнитных носителей — устройств энергонезависимой магниторезистивной оперативной памяти.
Литература
[1] O. A. Pshenko, T. V. Antropova, L. N. Kurylenko, I. G. Polyakova, I. N. Anfimova Synthesis and Investigation of New Vitreous Materials with Two Magnetic Subsystems (Fe3O4 and MnxOy) // Glass Physics and Chemistry 2023, 49 (3), 256-263. DOI: 10.1134/S1087659623600114.
[2] Патент RU 2810343 «Способ получения стеклообразных магнитных композиционных материалов с двумя магнитными подсистемами (Fe3O4 / MnxOy)» / Антропова Т. В., Пшенко О. А., Анфимова И. Н., Куриленко Л. Н.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН); заявл. 23.03.2023; опубл. 27.12.2023. Бюл. № 36.
[3] Патент RU 2540754 «Способ получения высококремнеземного пористого стекла с магнитными свойствами» / Антропова Т.В., Анфимова И.Н., Дроздова И.Н., Костырева Т.Г., Полякова И.Г., Пшенко О.А., Столяр С.В.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН); заявл. 05.12.2013; опубл. 10.02.2015, Бюл. № 4.
[4] Патент RU 2791915 «Способ получения магнетитсодержащего пористого стекла» / Конон М. Ю., Анфимова И. Н., Полякова И. Г., Антропова Т. В.; Заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН); заявл. 27.06.2022, опубл. 14.03.2023. Бюл. № 8.
Зависимости намагничености НПС-матрицы (1) и КСМ (2), синтезированного на ее основе, от приложенного магнитного поля до 2.5 кЭ и до 18 кЭ (на врезке) при 293 K.
Работа выполнена в рамках государственного задания ИХС РАН (Государственная регистрация № 1021050501068-5-1.4.3 (проект FFEM-2022-0004)).
Материал подготовлен зав. ЛФХС, д.х.н., доц. Антроповой Т.В.
