Due degli scienziati partecipanti:Leopoldo Molina-Luna (l.) e Michael Dürrschnabel che lavorano al microscopio elettronico a trasmissione a scansione con correzione dell'aberrazione. Credito:Felipe Fernandes
Gli scienziati della TU Darmstadt hanno esplorato a livello atomico come i cambiamenti nel contenuto di ferro influenzino la microstruttura dei magneti permanenti a base di samario-cobalto. I loro risultati sono stati pubblicati in Comunicazioni sulla natura . A lungo termine potrebbero contribuire allo sviluppo di magneti permanenti con prestazioni magnetiche migliorate. Questi magneti possono essere trovati nei tubi a microonde, giroscopi e controlli satellitari, ad esempio.
Sebbene i magneti in samario cobalto (Sm 2 Co 17 magneti), un tipo di magneti permanenti di terre rare, sono stati sviluppati all'inizio degli anni '60, il meccanismo di blocco della parete del dominio sottostante è rimasto sconosciuto. Gli scienziati della TU Darmstadt hanno dimostrato che il contenuto di ferro controlla la formazione di una struttura cellulare a forma di diamante che domina la densità e la forza dei siti di fissaggio della parete del dominio e quindi la coercitività, in altre parole la resistenza che il magnete oppone alla smagnetizzazione.
Utilizzando un microscopio elettronico a trasmissione corretto per l'aberrazione (a scansione) a risoluzione atomica in combinazione con simulazioni micromagnetiche, gli autori hanno potuto rivelare per la prima volta la struttura atomica delle singole fasi presenti e stabilire una correlazione diretta con le proprietà magnetiche macroscopiche. Con ulteriore sviluppo, questa conoscenza può essere applicata per produrre magneti permanenti in samario cobalto con prestazioni magnetiche migliorate.
I magneti permanenti controllati dal pin che funzionano a temperature elevate superiori a 100° Celsius migliorano le prestazioni dei dispositivi delle applicazioni industriali basate su magneti. Questi includono tubi a microonde, giroscopi e accelerometri, ruote di reazione e impulso per controllare e stabilizzare i satelliti, cuscinetti magnetici, sensori e attuatori. Sm 2 (Co, Fe, Cu, Zr) 17 è un importante sistema di materiale utilizzato industrialmente poiché ha sia un'alta temperatura di Curie che un'alta anisotropia magnetocristallina. A differenza dei magneti permanenti a base di Nd-Fe-B controllati da nucleazione, il Sm 2 Co 17 -tipo mantiene le sue eccellenti proprietà magnetiche a temperature elevate.
Risoluzione atomica Immagine a contrasto Z di una parte rappresentativa della fase piastrinica ricca di Zr in falsi colori. Credito:RISPOSTA
Per ottenere prestazioni magnetiche così elevate è necessario acquisire un controllo preciso dei parametri di sintesi durante il processo di fabbricazione di un magnete e comprendere a fondo la struttura su scala atomica e il comportamento delle fasi coinvolte.
Una magnetizzazione di saturazione più elevata ottenuta dall'aumento del contenuto di ferro è essenziale per ottenere prodotti energetici più grandi in questi Sm di terre rare 2 Co 17 magneti permanenti controllati di tipo pinning. Gli scienziati della TU Darmstadt hanno sviluppato magneti modello con un maggiore contenuto di ferro basati su una nanostruttura unica e una modifica chimica che aggiunge ferro, rame e zirconio. Dott. Leopoldo Molina-Luna, chi era l'autore corrispondente della pubblicazione, ha presentato i risultati alla "Nature Conference on Electron Microscopy for Materials - The Next Ten Years" celebrata presso la Zhejiang University di Hangzhou, Cina (24-27 maggio). Questa conferenza ha riunito i maggiori esperti nel campo della microscopia elettronica per la scienza dei materiali.
Ricerca di follow-up per aumentare le prestazioni magnetiche
Ulteriori indagini pianificate presso la TU Darmstadt su questo sistema di materiale includono studi dipendenti dalla temperatura utilizzando un supporto TEM in situ basato su chip DENSsolutions di recente acquisizione. Implementando questa configurazione all'avanguardia in combinazione con tecniche di simulazione avanzate, gli scienziati della TU Darmstadt prevedono di studiare ulteriormente i meccanismi che portano a prestazioni magnetiche migliorate nei sistemi a magneti permanenti a base di samario-cobalto e correlati. Questo rappresenterebbe un importante passo avanti nel campo. Per di più, Le misurazioni del dicroismo chirale magnetico (EMCD) della perdita di energia degli elettroni site-specific sono pianificate per una determinazione quantitativa della struttura magnetica locale in collaborazione con i colleghi del Centro nazionale di microscopia elettronica di Pechino.
