Los científicos de TU Darmstadt exploraron a nivel atómico cómo los cambios en el contenido de hierro influyen en la microestructura de los imanes permanentes basados ​​en samario-cobalto. Sus resultados fueron publicados en Comunicaciones de la naturaleza . A largo plazo, podrían contribuir al desarrollo de imanes permanentes con un rendimiento magnético mejorado. Estos imanes se pueden encontrar en tubos de microondas, giroscopios y controles de satélite, por ejemplo.

Aunque los imanes de cobalto de samario (Sm ₂ Co ₁₇ imanes), un tipo de imanes permanentes de tierras raras, se desarrollaron a principios de la década de 1960, el mecanismo de fijación de la pared de dominio subyacente sigue siendo desconocido. Los científicos de TU Darmstadt demostraron que el contenido de hierro controla la formación de una estructura celular en forma de diamante que domina la densidad y la fuerza de los sitios de fijación de la pared del dominio y, por lo tanto, la coercitividad. en otras palabras, la resistencia que el imán pone contra la desmagnetización.

Mediante el uso de un microscopio electrónico de transmisión con corrección de aberración (barrido) de resolución atómica en combinación con simulaciones micromagnéticas, los autores pudieron revelar por primera vez la estructura atómica de las fases individuales presentes y establecer una correlación directa con las propiedades magnéticas macroscópicas. Con un mayor desarrollo, Este conocimiento se puede aplicar para producir imanes permanentes de samario y cobalto con un rendimiento magnético mejorado.

Los imanes permanentes controlados por clavijas que operan a temperaturas elevadas por encima de los 100 ° Celsius aumentan el rendimiento del dispositivo de aplicaciones industriales basadas en imanes. Estos incluyen tubos de microondas, giroscopios y acelerómetros, ruedas de reacción e impulso para controlar y estabilizar satélites, cojinetes magnéticos, sensores y actuadores. Sm ₂ (Co, Fe, Cu, Zr) ₁₇ es un importante sistema de material utilizado industrialmente, ya que tiene una temperatura de Curie alta y una anisotropía magnetocristalina alta. A diferencia de los imanes permanentes basados ​​en Nd-Fe-B controlados por nucleación, el Sm ₂ Co ₁₇ -tipo mantiene sus excelentes propiedades magnéticas a temperaturas elevadas.

Para obtener rendimientos magnéticos tan altos, es necesario obtener un control preciso de los parámetros de síntesis durante el proceso de fabricación de un imán y comprender a fondo la estructura a escala atómica y el comportamiento de las fases involucradas.

Una magnetización de saturación más alta obtenida por un mayor contenido de hierro es esencial para producir productos de energía más grandes en estos Sm de tierras raras ₂ Co ₁₇ - imanes permanentes controlados por pinning. Los científicos de TU Darmstadt desarrollaron modelos de imanes con un mayor contenido de hierro basados ​​en una nanoestructura única y una modificación química que agrega hierro, cobre y circonio. Dr. Leopoldo Molina-Luna, quién fue el autor correspondiente de la publicación, presentó los resultados en la "Conferencia sobre la naturaleza sobre microscopía electrónica para materiales:los próximos diez años" celebrada en la Universidad de Zhejiang en Hangzhou, China (24 de mayo a 27 de mayo). Esta conferencia reunió a los principales expertos en el campo de la microscopía electrónica para la ciencia de los materiales.

Investigación de seguimiento para impulsar el rendimiento magnético

Otras investigaciones planificadas en la TU Darmstadt sobre este sistema de material incluyen estudios dependientes de la temperatura utilizando un soporte TEM in situ basado en chips de sistemas microelectromecánicos DENSsolutions (MEMS) recientemente adquirido. Al implementar esta configuración de vanguardia en combinación con técnicas de simulación avanzadas, los científicos de TU Darmstadt prevén investigar más a fondo los mecanismos que conducen a mejores rendimientos magnéticos en sistemas de imanes permanentes basados ​​en samario-cobalto y relacionados. Esto representaría un gran avance en el campo. Es más, Las mediciones de dicroísmo quiral magnético (EMCD) de pérdida de energía de electrones específicos del sitio están planificadas para una determinación cuantitativa de la estructura magnética local en colaboración con colegas del Centro Nacional de Microscopía Electrónica de Beijing.