جدیدترین آهنرباهای ساخته‌شده با کاربرد واقعی و خواص فیزیکی فوق‌العاده توسط گروهی از دانشمندان دانشگاه بوردو و به رهبری Rodolphe Clérac طراحی شد .
یک تیم بین المللی از محققان به سرپرستی مرکز Centre de Recherche Paul Pascal در دانشگاه بوردو ( Bordeaux ) راهی جدید برای طراحی یک آهنربا با ویژگی‌های فیزیکی برجسته کشف کرده است . این روش نوین قادر است این آهنرباها را به مکمل یا حتی آهنربای قابل رقابت با آهنرباهای معدنی سنتی ( متشکل از مواد طبیعی مانند مگنتیت ) ، که بطور گسترده‌ای در لوازم روزمره استفاده می‌شوند ، تبدیل کند . نمایش تصویری آهنربای مبتنی بر مولکول و خواص مغناطیسی آن در شکل زیر ارائه شده است .
اهمیت توسعه جدیدترین آهنرباهای ساخته‌شده با کاربرد واقعی
آهنربا جزئی جدایی ناپذیر از زندگی روزمره ما است و در بسیاری از دستگاه‌های پزشکی و الکترونیکی از جمله لوازم خانگی ، موتورهای برقی و رایانه‌ها یافت می‌شود . بسیاری از این مواد از عناصر فلزی یا فلزات خاکی کمیاب تشکیل شده‌اند که می‌توانند در دمای اتاق استفاده شوند . در سال ۲۰۱۹ ، ارزش بازار جهانی این آهنرباهای معدنی ۱۹.۵ میلیارد دلار بود و انتظار می‌رود تا سال ۲۰۲۵ به ۲۷.۵ میلیارد دلار برسد . بطور خلاصه ، ساخت آهنرباهای معدنی ممکن است هزینه بالایی را ایجاد کند و همچنین اغلب دسترسی به عناصر تشکیل دهنده آن‌ها نیز محدود است . برای این منظور ، در سال‌های متمادی ، شیمی‌دانان تلاش کرده‌اند با استفاده از واحدهای مولکولی یون‌های فلزی و لیگاندهای آلی ( Organic ligands ) ارزان قیمت ، آهنرباهایی با کارایی بالا را با هزینه انرژی و مالی اندک تولید کنند .
تاکنون تعداد کمی آهنربای مبتنی بر مولکول که در دمای اتاق کار می‌کنند گزارش شده است و مشخص شده است که این نمونه‌ها نمی‌توانند اطلاعات را ذخیره کنند .
جزئیات خبر توسعه جدیدترین آهنرباهای ساخته‌شده با کاربرد واقعی
یک تیم بین‌المللی از محققان به رهبری Rodolphe Clérac از دانشگاه بوردو استراتژی شیمیایی جدیدی را برای طراحی آهنرباهای مبتنی بر شبکه‌های کوئوردیناسیون ( Coordination networks ) ، متشکل از یک رادیکال آلی ( یک مولکول با الکترون جفت نشده ) و یک یون فلزی پارامغناطیس ، در پیش گرفتند تا یک فعل و انفعال مغناطیسی بسیار قوی ایجاد کنند .
این آهنرباهای جدید دارای بسیاری از خصوصیات فیزیکی مطلوب از جمله دمای کاری بالا ( تا ۲۴۲ درجه سانتی گراد ) ، وادارندگی (coercivity) بالا ( یعنی داشتن توانایی بالا در ذخیره اطلاعات ) و چگالی کم هستند .
چگالی جدیدترین آهنرباهای ساخته‌شده با کاربرد واقعی حدود ۱.۲ گرم بر سانتی متر مکعب است ؛ در حالی که چگالی آهنرباهای معدنی سنتی بیش از ۵ گرم بر سانتی متر مکعب است . این اختلاف نشان دهنده وادارندگی بالای آهنرباهای جدید در دمای اتاق تا ۷۵۰۰ Oe ( 2 برابر بیشتر از آنچه قبلا برای سیستم‌های مبتنی بر مولکول گزارش شده بود ) و همچنین دمای کاری بالای آن‌ها ( بیش از ۱۰۰ درجه سانتی گراد ) است . علاوه بر خصوصیات فیزیکی برجسته ، فرآیند سنتز این آهنربا نسبتا ساده است و ممکن است به راحتی در بسیاری از مواد آلی – فلزی ، برای تبدیل به آهنرباهای آلی – فلزی ، اعمال شود .
علی رغم سهولت نسبی آماده سازی آهنرباهای جدید ، آن‌ها بسیار حساس به هوا هستند و کریستالیتی ضعیفی دارند ؛ با این حال محققان توانستند بر این موانع غلبه کنند و این آهنرباها را بطور کامل توصیف کنند . خصوصیات الکترونیکی و مغناطیسی این آهنرباها از طریق انتخاب عنصر ( Element – selective ) مشخص شد .
نظرات محققان پژوهش توسعه جدیدترین آهنرباهای ساخته‌شده با کاربرد واقعی
Aaron Mailman بیان کرد : ” استراتژی ساختگی مورد استفاده در این کار می‌تواند بطور گسترده برای سیستم‌های مرتبط قابل استفاده باشد . من انتظار دارم آهنرباهای فلزی – آلی سبک وزن با چگالی کم منجر به پیشرفت‌های بیشتر و کاربردهای واقعی در فن آوری جهانی شوند ” .
Rodolphe Clérac بیان کرد : ” صادقانه بگویم ، من قبل از این کار کاربردهای تحقیقات خود را در نظر نگرفته بودم ، چرا که من و تیم من در زمینه علوم بنیادی فعالیت می‌کنیم ؛ اما اکنون برای من روشن شده است که ما می توانیم بطور بالقوه از این مواد در فن آوری‌های مگنتوالکترونیک ، سنسورهای مغناطیسی و ثبت اطلاعات استفاده کنیم مخصوصا در مواردی که وزن یک مسئله پر اهمیت است ( مانند تلفن‌های هوشمند یا ماهواره‌ها ) ” .
خلاصه خبر جدیدترین آهنرباهای ساخته‌شده با کاربرد واقعی
یک تیم از دانشگاه بوردو موفق به ساخت آهنرباهای سبک وزنی شدند که نسبت به آهنرباهای معدنی قدیمی خواص فیزیکی فوق‌العاده‌ای دارند . این آهنرباها بسیار سبک هستند و چگالی اندکی دارد . علاوه بر این ، دمای کاری بالا و توانایی بالا در ذخیره سازی اطلاعات از دیگر مزیت‌های آن‌ها است . نتایج این پژوهش با عنوان “ Metal – organic magnets with large coercivity and ordering temperatures up to 242°C “ و در مقاله DOI: ۱۰.۱۱۲۶/science.abb3861 منتشر شده است .
منبع خبر : سایت www.sciencedaily.com
تاریخ انتشار خبر : ۲۲ آبان ماه ۱۳۹۹
کد خبر : ۱۹۴۵
