Железооксидные наночастицы могут заменить редкоземельные металлы в технологиях

Морфология наночастиц Fe₃O₄ до и после сборки под высоким давлением. a TEM-изображения нанокристаллов Fe₃O₄, синтезированных методом термического разложения; b Упорядоченные массивы Fe₃O₄, сформированные после высокого давления. c HR-TEM изображение нанопроволок Fe₃O₄. d HR-STEM изображение частиц Fe₃O₄ в цепочках. e SAXS-картина массивов нанокристаллов Fe₃O₄ при различных давлениях. Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-60888-x

Исследователи из Университета Техаса в Арлингтоне обнаружили новый тип магнитных свойств у наночастиц обычного оксида железа, который может привести к созданию более мощных магнитов без использования редкоземельных металлов. Это открытие способно улучшить производительность повседневных технологий, одновременно снизив зависимость от дорогих и экологически проблемных материалов.

«Согласно фундаментальным принципам физики конденсированного состояния, сила магнита зависит от свойства, называемого анизотропией», — поясняет профессор физики Цзюнь Пин Лю, руководитель исследования. «Традиционно считалось, что высокая анизотропия возможна только в материалах с тяжелыми элементами, такими как редкоземельные металлы. Однако наше открытие открывает новые возможности для создания более мощных магнитов без них».

Учёные обнаружили новую форму анизотропии в наночастицах оксида железа, сжатых под экстремальным давлением с помощью алмазной наковальни — до 18.8 гигапаскалей (примерно в 180 000 раз выше атмосферного давления). В результате частицы самоорганизовались в цепочки, что значительно усилило их магнитные свойства.

Редкоземельные металлы (17 элементов) хоть и не являются действительно редкими, но их добыча требует сложных и экологически вредных процессов. Между тем магниты на их основе критически важны для смартфонов, ветрогенераторов, электромобилей и других технологий.

«Если мы научимся лучше контролировать эти структуры, это откроет путь к новому классу магнитных материалов», — отмечает доктор Лю.

Исследователи надеются, что дальнейшая работа приведёт к созданию более дешёвых и мощных магнитов для жёстких дисков, электродвигателей и даже медицинских применений.

Дополнительная информация: Jeotikanta Mohapatra et al, Superstructure magnetic anisotropy in Fe3O4 nanoparticle chains, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-60888-x

Источник: University of Texas at Arlington