La creación de materiales innovadores es una de las áreas más importantes de la ciencia moderna. El desarrollo activo de la Industria 4.0 requiere nuevas propiedades de los elementos compuestos de la electrónica. Dentro de esta área se implementan investigaciones de científicos de la Universidad Estatal de South Ural. El Laboratorio de Crecimiento de Cristales de SUSU realiza modificaciones de propiedades y estructura de ferritas, que son óxidos de hierro con óxidos de otros metales. Esta tarea se realiza mediante la introducción de otros elementos químicos en la estructura de la hexaferrita de bario para obtener nuevas características de trabajo del material.

Uno de los últimos artículos de investigación dedicados a este tema se publicó a finales de 2017 en Cerámica Internacional .

"La especificidad de la estructura del cristal de ferrita está en el hecho de que tiene cinco posiciones diferentes del hierro en la red cristalina. Esto es exactamente lo que permite modificar la estructura y propiedades del material en un rango suficientemente amplio. La estructura del material inicial cambia su propiedades después de la introducción de otros elementos, lo que amplía las posibilidades de su uso. Por lo tanto, cambiando la composición química del material, podemos modificar sus características de funcionamiento. Investigamos la distribución del indio en las posiciones del elemento sustituto, "dice Denis Vinnik, Jefe del Laboratorio de Crecimiento de Cristales.

Los científicos tienen un interés especial en determinar cuál de las posiciones del hierro en la red de la hexaferrita de bario es la más preferencial para el nuevo elemento:las propiedades del material modificado dependen de su estructura. En el presente, Se han determinado las posiciones cristalográficas que colocará el indio. Se están llevando a cabo investigaciones en el área del estudio de las características de frecuencia súper alta y la naturaleza de otras propiedades diversas de las ferritas.

"Nuestro interés por las ferritas de bario está condicionado por sus altas propiedades funcionales, "explica Aleksey Valentinovich." La estabilidad química y la resistencia a la corrosión hacen que estos materiales sean seguros para el medio ambiente y se puedan utilizar durante un tiempo prácticamente ilimitado. Las hexaferritas poseen excelentes parámetros magnéticos. La conductividad eléctrica específica baja permite aplicar imanes de hexaferrita en presencia de campos magnéticos de alta frecuencia, que es prospectivo para la microelectrónica. Hoy en día este material tiene un gran potencial para absorber interferencias electromagnéticas (EMI) en el rango de las microondas. Por lo tanto, las hexaferritas son aplicables a las tecnologías de microondas y para la transmisión de datos y la protección contra la exposición a las ondas a altas frecuencias ".

"Estamos trabajando con una 'paleta' de varios elementos químicos, incluido el wolframio, aluminio, titanio, manganeso y silicio. Nos gustaría saber cómo afectan estas sustituciones a las propiedades del material, "dice Svetlana Aleksandrovna." Ahora, estamos trabajando con germanate de plomo. Adicionalmente, estamos estudiando las características físicas de la hexaferrita de bario con plomo colocable y su comportamiento a altas temperaturas. En algún punto de calentamiento hasta una temperatura específica, la muestra comienza a encogerse; este es un fenómeno bastante extraordinario. Dentro de este experimento, calculamos el coeficiente de expansión lineal y obtuvimos dependencias interesantes. Hay materiales con coeficiente de expansión negativo o nulo; no cambian de tamaño durante el calentamiento. Esto es importante a temperaturas extremas, porque algunos detalles electrónicos se sobrecalientan incluso en condiciones normales ".

La hexaferrita de bario con plomo colocable es uno de los campos de estudio del Laboratorio de Crecimiento de Cristales. Los científicos ahora han cultivado monocristales con baja densidad de defectos que se pueden aplicar como elementos de trabajo de dispositivos electrónicos. Potencialmente, el material se puede utilizar para la creación de una computadora cuántica que tendría la mayor capacidad de rendimiento entre los dispositivos computacionales existentes.

El desarrollo de nuevos materiales magnéticos en el siglo XXI permitirá crear elementos de memoria con respuesta de alta velocidad, volumen significativo, y confiabilidad. Esta clase de materiales tiene muchas aplicaciones.